旨在統一定義從固體到液體的材料的物理學的研究人員多年的精心實驗已經得到了回報。 研究人員說，一個新的理論模型可以幫助開發新的合成材料，併為土木工程和環境挑戰提供資訊和預測，如泥石流、水壩破裂和雪崩。

蝸牛腳底的粘液層是軟性材料的一個例子，它對壓力的屈服程度達到一定程度，然後會流動。 伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的研究人員在一項新的研究中簡化了這一行為，這就是説明蝸牛移動而不出現不方便的滑動的原因，與許多其他天然和合成材料類似，從泥巴到使牙膏在擠壓時流動的添加劑。

由伊利諾伊大學厄巴納『香檳分校化學和生物分子工程教授西蒙』羅傑斯領導的這項研究公佈了一個統一的數學表達式，它定義了軟而堅硬的材料在超過其特定的應力閾值時如何從固體過渡到液體流動。 該研究結果發表在《物理評論快報》雜誌上。

“傳統上，屈服應力流體的行為被定義為試圖結合兩種不同類型的材料的物理學：固體和液體，”主要作者庫塔斯·卡曼尼說，他是伊利諾伊大學的化學和生物分子工程研究生。 “但是現在，我們已經表明，這些物理狀態–固體和液體–可以在同一材料中共同存在，而且我們可以用一個數學表達式來解釋它。”

牙膏在被擠壓的時候會流動，這使得它被研究人員稱為產量-應力流體。

為了開發這個模型，該團隊進行了大量的研究，使各種不同的軟質材料承受壓力，同時用一種叫做流變儀的設備測量各個類似固體和液體的應變反應。

羅傑斯說：「我們能夠觀察到一種材料的行為，並看到固態和液態之間的連續過渡，」他也是伊利諾伊大學貝克曼先進科學技術研究所的一名成員。 “傳統的模型都描述了從固體到液體的行為的突然變化，但是我們能夠解決兩種不同的行為，反映了通過固體和液體機制的能量耗散。”

該研究報告稱，這一發展給研究人員提供了一個簡單的模型，使其更容易進行大規模的計算，如類比和預測泥石流和雪崩等災難性事件所需的計算。

“現有的模型在計算上很昂貴，研究人員需要在數位上掙扎，以使計算盡可能地準確，”羅傑斯說。 “我們的模型很簡單，而且更準確，我們已經通過許多概念驗證實驗證明瞭這一點。”

研究人員說，對於那些調查地球物理流動、廢物修復以及新材料開發、3D列印和廢物運輸成本最小化等工業過程的人來說，流體的複雜產量-應力研究是一個熱門話題。 “我們的模型定義了一個固體到液體行為的基本例子，但我認為它將作為一個跳板，讓研究人員在定義更複雜的屈服應力流體現象方面取得重大進展。”