Daily Archives: 2009年7月8日

流变学讲习班——几本流变学方面的书

在流变学讲习班上有很多人提出找不到流变学方面的教材。我知道的教材也不多,我也没有都全部看完。但是反正我认为流变学并不缺书。

我现在决定花时间看,并且正在看的是Bird写的书Dynamics of Polymeric Liquids(共两卷)。这套书可以说是流变学的“从入门到精通”。如果想只看一本书,应该看这本。

如果要专注本构方程,Larson有一本Constitutive Equations for Polymer Metls and Solutions。他还有一本The Structure and Rheology of Complex Fluids,包括了除高聚物之外的其他复杂流体的流变现象,是一个大观园。

快速入门,可以看Phan-Thien的Understanding viscoelasticity,才138页,从张量开始,讲到本构方程,再具体讲了聚合物和悬浮体系,算差不多了。Barnes还有一本An Introduction to Rheology,也薄书,但我觉得有点浅,不利于继续深入,所以其实达不到入门的效果。不要以为浅就是入门,帮你把最难的东西搞定才叫入门。

Barnes还写了一本A Handbook of Elementary Rheology,内容非常的全,可以用来补知识。

同时,我还有一个感想。以大幅振荡减切(LAOS)为例,现在很多人都认为这是很新的东西,流变学讲习班上的老师也不例外。其实Weissenberg在发明它的流变仪的时候就已经提出过谐波分析了,切实做谐波分析的文章早在七十年代也都有了。只是因为这个谐波分析没有物理意义,一直不受重视。到今天它受重视了,无非是因为科学在今天这个时代非常浮躁的缘故。现在的研究生看来看去都是近几年的paper,大多都培养出这种浮躁的心态,老一代科学先驱的那种严谨学风和学术品味已经所剩无几了。我觉得搞流变学研究也好,搞任何化学研究也好,不要依赖review和书,要亲自看几十年前的古老文献,受一下那个时代的学风的薰陶,要了解学科的发展历史。

以上推荐的书,作者本身都是流变学先驱,亲身经历了流变学的发展,因此书中透露着历史气质。流变学还有很多最近出版的教材,我都不去看,就是因为它们没有气质。除此之外,还有很多专门“忆苦思甜”的资料,例如英国流变学会的纪念K. Weissenberg诞辰80周年的专题,Larson、Giesekus、Lodge、Philippoff、Markovitz等流变学元老亲自执笔写文章,非常有价值。其次就是Waters和Phan-Thien主编的Rheology Series Vol. 7:Rheology – An Historical Perspective,讲述了整个流变学的发展史。

流变学讲习班(2)

按:本博客一向就不是用来广交朋友的,不是用来交流的,不是用来就事论事的。如果想交流请尽量找我面谈,或至少通过电子邮件。我写流变学讲习班的内容也是为了自己记录一下。这次流变学讲习班搞得很认真。按我导师对周持兴的评价就是:“他是一个很认真的人。”讲习班开始之前很久,课程内容具体章节就已经定下来了,这说明这个讲习班不是临时请一堆大忙人来吹牛的会议,而是准备得早、准备得详细的班。讲习班第一天报道,整个讲习班的ppt打印版讲义就已经发到了每一个人的手里,大部头,450页,免去了课上咔嚓咔嚓的闪光灯。有人让我分享讲义,一方面由于上述原因,我没有电子版讲义,只有发给我的那本纸版的;另一方面,也要尊重这么多老师为讲习班做的努力,要尊重这些作者的意见,未经许可我不会散发。我不想把我的博客搞得好像一个菜鸟研究生论坛那样,到处是散发讲义资料分享资源的帖子赞点击,大家一堆“顶”、“学习了”。我写的讲习班记录不会特易便于读者理解,我只说我自己能看得懂的话。

今天也没有早起,昨天崴了脚,今天又起迟了,一拐一拐地到了会场,发现没漏掉多少。

今天继续是周持兴讲概述的实验流变学部分,走马观花式地品评了流变测试中种种折腾样品的的方法。周老师其实强调的是我们做测试的时候要知其然知其所以然。其实我觉得一个博士生如果只懂按仪器操作规程来push button,那就是不合格,白考了。不知道昨天看到哪个老师的博客里问学生“你是不是也想按一下button就发一篇文章?”

我等待的是许元泽讲本构方程的内容。他是老行家。

我在带本科生毕业设计的时候,由于本科生对流变学接触的极少,我做的课题又是比较新的非线性流变学方面内容,所以我花了很大部分的时间和口水去给她科普。幸好她还算比较好学,最后她总算是搞通了。我曾经写了几个关键词,让她去图书馆找几本比较薄的书,然后给我看。我准备看哪本流变学的书的诸论写得比较好的,让她自己回去看绪论来快速入门。她借来的几本书中就有许元泽写的书《高分子结构流变学》,那本书对本科生来说太深,没让她看(最后让她看的是于同隐《xxx粘弹性》的那本书),反倒我自己留着看了。我翻了一下,发现讲述非常实在,是个很好的review,只是内容有点旧,一看信息,原来是八十年代的书,深感佩服。在讲习班上许老师也提到了他这本书,他说书里面很多印刷错误。

其实,我自己关于高分子流变学的知识,是很痛苦地自己看原始文献看回来的。我没有任何张量的数学基础,从一篇篇的pdf看起,不断地回溯到重要的原始文献,张量的表述一开始简直摸不着头脑,可是看多了倒是无中生有地产生了感觉,慢慢地就一目十行了。今天我听了许老师系统地讲本构方程,才了解我曾经干了多么了不起的一件事情,同时也走了多大的一段弯路,以至我今天再听人家亲自跟我讲本构方程的时候,除了数学上的问题外我感觉没有更多补充了——就那么回事。不过,我还是在会后找许老师请教了几个一直以来的困惑。这些困惑其实我也有我自己的答案,只是需要一个权威告诉我:“是,你说的是对的,你不是胡说八道。”在未知的领域里,没有权威;但是在已知的,公认的知识领域里,绝对要尊重权威。

许老师讲完之后,按照课程安排,应该讲大幅减切振荡(Large Amplitude Oscillatory Shearing, LAOS)了,在国内好像就周持兴课题组搞这一块。本来是余炜主讲的,但是可能余炜有事,就由周持兴的博士生讲。说实话,毕竟是学生,理解得都不深,很多地方讲得不好。我的课题恰好就是这一块。虽然我还在做实验,没有文章,但是这一领域我也已经了解到了我所能了解到的程度了。而且我还给本科生科普过这个,所以我自信如果由我讲这节课我会讲得比他好。

讲的内容也还有问题,那就是对前人工作不够尊重。ppt里有很多是德国马普所M. Wilhelm的开创性工作,有图有真相。但ppt里面没有引,讲的时候也没有提,一直到讲完后,会下有人在逻辑的来龙去脉上挑刺,主讲人才说这不是他的工作。还有,对谐波分析的“应力分解”(stress decomposition)方法,应该是韩国人Cho开创的,MIT的McKinley课题组作了重要的改进,把原来使用不正交的幂级数,改用正交的Chebyshev多项式。周持兴课题组的余炜最近又作了重要发展,把本来奇对称的假设推广到一般的情况,把偶次谐波也纳入到研究对象的范围,称之为“广义应力分解”(general SD),我看到这里应力分解这个方法算是差不多了。工作是很漂亮的,但是主讲人在介绍这一方法的时候,说应力分解是由余炜老师独创的,这就对Cho有点不公平了。至少应该说“广义应力分解”是余炜老师独创的。其实要说到独创,最先想到分解的Cho才叫独创。Cho关于应力分解的文章只有两篇,一篇是J. Rheol上的,一篇是Korea-Austr. Rheol. J.上的,信息非常少,为了学习和实践,我都快把这两篇Paper读烂了。而McKinley课题组的工作的可敬之处在于以后来学习者的角度解释了很多问题,包括如何在流变仪软件上实现的问题,以及其与M. Wilhelm的简单谐波方法之间的关系问题等,还开发了一个MATLAB插件叫MITLaos,免费提供给需要的人。我就问他们要了一个来玩呢。我觉得,所有把Cho和McKinley组的这几篇文章读烂的人,再读周持兴组的广义应力分解的Paper应该不会有什么困难。我个人觉得让人不得不读来读去读烂掉的Paper才是经典的Paper,例如Doi和Edward的管子模型的那几篇东西,堪称legend。这才能称之为“独创”。而且主讲人也没有成功地用三言两语把应力分解的思想给人讲清楚。讲完了大家都没听懂。

让我最着急的一点是,演讲中关于长支化高分子在MAOS下I3/1~γ0斜率偏离2的判定标准没有讲清楚。这其实不是周持兴课题组发现的,而是德国M. Wilhelm发现的,就这一点儿小事他们就发了N篇文章。但是无论谁一看都会自然地生出疑问:为什么线型聚合物就一定斜率为2?会下不出所料很多人都同时对这一点产生了疑问,但刘建叶没能讲清楚。其实M. Wilhelm说线型I3/1~γ0斜率必为2,是找了个Carreau B模型来套的。这就是许元泽所说的“低级流变学文章”——实验上做一堆物料函数,然后找个模型来套一下。I3/1~γ0斜率不一定是2的,不要说非高分子体系不会有这种规律,高分子体系如果不符合Carreau B本构方程,斜率也不会是2.拿这个斜率来判长支化,其实是很局限的——它只能在线型和长支化两种东西之间判定一下,如果有第三种东西,就不可靠了。这是M. Wilhelm工作的问题所在。这明明不是刘建叶的工作,但主讲人在回答场上问题的时候,却有意无间地为M. Wilhelm答辩,觉得很冤。所以说,不是自己的工作,一方面要尽量明显地表明。另一方面,也要抱有足够大的怀疑,要小心地审视出人家的局限性。

主讲人今天太像博士生答辩了。在我看过的这么多学生答辩中有一种现象是让我很烦的:一旦有人质疑他什么,他