关于Strain-Rate Frequency Superposition的看法

ResearchBlogging.orgBrian M. Erwin, Simon A. Rogers, Michel Cloitre, & Dimitris Vlassopoulos (2010). Examining the validity of strain-rate frequency superposition when measuring the linear viscoelastic properties of soft materials Journal of Rheology, 54 (2), 187-195

Strain-Rate Frequency Superposition(SRFS)的文章会不会如雨后春笋般暴发我不清楚。有很多我很不以为然的东西都莫名其妙地暴发过了,教训就是千万别跟文章上写的东西较真。

SRFS是H. Wyss等人(D. Weitz小组)发表在PRL 98:238303上的工作,是在胶体玻璃等许多软物质上发现的可叠加现象。做流变的朋友应该多多少少也留意到这项研究了。其他组后续跟踪的不少。我也算是跟踪了一下,文章还没出炉。所以我在这里要谈谈看法。

这东西如果不是一个很花俏的废物,那就是重大发现的开端。现在看来像前者多一点。

Yielding

Yielding


Shear rejuvenation

Shear rejuvenation

给定PRL那篇文章,起码要有以下的疑问:

  • PRL那篇文章是说,SRFS在很多软物质材料体系上都有,甚至按照我理解H. Wyss的意思,只要一个软物质在dynamic strain sweep下出现典型如右图的行为,就一定符合SRFS(详见SRFS的介绍网页)。这到底有什么物理上的根据?最终到底满足什么条件的材料就会有,不满足就没有?
  • 左图的数学关系,已经在许多实验中证实了,如果考虑粘度和松弛时间等价,它其实就是广义宾汉流体的方程。而SRFS的数学关系,是要把左图的稳态剪切速率gamma-dot换成振荡剪切速率幅度gamma-dot-zero。这又是什么道理?
  • dynamic strain sweep下大应变区的G”斜率绝对值其实是等于广义宾汉流体里面那个幂ν的,这个已经从数学上证明了。MCT和SGR理论也都各自导出了这一关系。如果上述SRFS的各方面都成立,那么SRFS下G”在低频区的斜率,也要等于ν,而且水平平移因子a同应变速率幅度gamma-dot-zero之间的幂率关系,指数也要等于ν。也就是说,这个ν冥冥中统治了软物质世界!如果你不给出一个统治软物质世界的模型来解释这个ν,我情愿相信这是巧合。

PRL这篇文章出来之后,感兴趣的人很多。我好像记得Nature的Journal Club都赞扬过,只是我一时找不回原文了。后续跟踪的文章发表在Soft Matter、Phys. Rev. E、J. Phys. Chem. B等等上面,档次都不算低。在这些文章里,SRFS仅仅是一部分内容而不是全部,也仅仅是描述一下现象,至于其意义,都是照抄PRL的观点,也没有提出过什么质疑。尤其是在不同测试下的幂率指数之间的相等关系,有很多报道硬是说“大致成立”,审稿人竟也得过且过。让我非常不爽的是,这些幂率指数,全是通过实验数据的拟合而获得的。做过实验的都知道,这样的拟合,你多取一个点少取一个点,结果会不一样。因此我认为要同时给出拟合的标准差。有好几篇论文,想去讨论那个指数随实验体系组成的变化,但又没有同时给出拟合的标准误差数据。从文章上看那数值只变化了一点点,作者也坦言是“appears to increase slightly”。既然是appears to,既然是slightly,你不给出error bar,这些不全都是废话么?按照我的实验结果,如果同时考虑拟合的标准差,那个幂率指数很难看出随体系变化有什么规律,但是如果不考虑error bar,我倒是可以很方便地泡制出漂亮的“slightly increase”或者“slightly decrease”曲线来。如果个个期刊审稿人对来稿中的拟合操作都如此马虎的话,漂亮的曲线岂不满天飞?这里面还够不上伪造数据呢。事实上很可能就是如此,例如Phys. Rev. E 81, 011604

所幸质疑的文章最近也出来了(见本文开头的citation)。这篇发表在J. Rheol.上的文章通过实验和说理质疑了SRFS的各种“意义”。到头来,这个叠加现象还是有归有,但是啥也说不清楚。作为个发文章点缀还是可以的。我弄过一次,就没兴趣再弄第二次了。

One thought on “关于Strain-Rate Frequency Superposition的看法

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