流变学之一——Pardon me?

最近应该很少时间写博客了，除了要赶忙写paper投出去否则毕不了业了之外，还有好多别的鸟事，例如翻译那本字比图多的“漫画”、以及为了自身理论的提高年近不惑还要重头学习数学（真的是重头，我到现在不知道配分函数是啥）。

今天一个“创新班”的本科生跟老板聊的事情让我想起来写点啥。所谓“创新班”就是我这个垃圾学校搞本硕博联读的怪胎，因此从本科开始就选了科研的导师并直接交流了。但是现在交流的无非是选课问题，学生想问导师，该选什么课。但这又取决于学生将来对什么感兴趣。我是过来人，这个年龄真的是一天一个变，今天说想搞科研，明天就跑去安利卖营养品了，后天又被忽悠去考G。我导师就问他，你是喜欢做化学反应呢，还是喜欢逻辑推理（就是将来是做合成还是做物化——材料学研究面临的两种路向选择）。结果学生很快地回答说是想做化学反应。于是导师就向他推荐化学课和一些经典的化学教材去了。其实，创新班别的别扭先不说，就想走科研道路的年轻人而言，能够尽早地接触将来的导师，搞清楚自己擅长的思维特点，选择合适自己做的研究类型，然后早早地开始有针对性的培养，能少走很多弯路。一个反例就是我本人，本科学的“生物医学工程”，硕士去合成两亲嵌段共聚物，博士来搞流变学，才知道自己原来倾向于做实验物理。无奈学为主的时间已经过了，到了用为主的时间才发现数学差。

话说回来，能够在自己热爱的方向开展研究工作还是比较能带来幸福感的，现在不是很多人幸福感指数很低么？在别人眼中好像我的指数老是比别人高其实很大程度是因为以上原因。否则我跟很多同龄人相比没钱没饭碗没车没房没老婆还没有将来，早郁闷死不想出来见人了。事实上确是很多人觉得我前途很光明——博士耶！其实他们并不知道博士真正是怎么回事，只是根据我的气色、笑容和一副毫无生活压力和紧迫感的风格来判断我读博大致应该是个很滋润的事情而已。就算有人问我是做什么的，就算问我的是研究生学历甚至是材料学专业的，听到“流变学”仨字也会立刻冷场然后转话题。

流变学之二——推销流变仪 x 心不在焉

前几天我导师forward了一个Anton Paar交流会的邀请给我，时间是今天下午地点是我校某会议室。我又forward给了两个也是做流变方向的师弟师妹。说实话我是最不喜欢去听流变学普及讲座的。我觉得流变学普及讲座仍值得听的方面有二：第一，广泛了解一下我不熟愁的材料体系；第二，看看人家是怎么解释和普及流变学方法在各国计民生相关行业的应用价值的（我就特不擅长这个）。中午跟几个朋友吃饭吃到两点半，困得要死，都不想去的了，后来还是去听了一下，结果发现全课题组就我去了，两个师弟妹可能压根儿就忘了这事。后来听说老板本来也想去来着，也是忘了。莫非我就这么个nerd，流变学相关的事都这么上心么？今天女友还说不要把她变成一个只喜欢异类的人（当然她只是打个趣）……

有个词说出来不好听，叫“心不在焉”，可以描述一下我们组的那些师弟妹。今天周四，晚上如常例会，但明天放亚运假，今天大面积缺席，两个江门的师妹估计干脆就回家去了，其中一个还是这周值日的呢。来听的全是男的，包括已“脱光”和未“脱光”的哥们儿（这不正值“光棍节”么）。前几天月总结，我整个10月份没做实验，很惭愧地承认一下，虽然老板帮我圆个场。后来隔一天老板上厕所经过504，不得不停下来看看，还很不爽地说：真不知道怎么你们坐着的时间这么多！今天中午跟光哥还有光电所一位师兄吃饭，聊到国外的老板，说美国的老板都很变态，有晚上12点call回来开组会的呢。中国各研究生论坛还好意思充斥着骂导师的帖子，有人归因于中国研究生待遇相比国外来说太差，但我估计就算待遇给持平了情况只会更差——吸引更多混日子的人来读博，更多人感觉到导师变态，更多骂。

我反正只有一句话安慰我导师：绝大多数学生是根据利益最大化原则来读研究生的。只要从这个角度出发，一切都顺理成章了。否则那都是“异类”。

流变学之三——Rheometrics公司创始人

各位流变学同行朋友应该都知道TA ARES流变仪，或者很多也知道这台东东是前Rheometrics公司的龙头产品，后来该公司被TA并了而已。今天Anton Paar搞讲座，吹嘘了一大堆他们流变仪的新技术，我就想到Rheometrics ARES产品。因为我在长期使用过程中能够深深感受到当年Rheometrics公司的工程师们的努力有多么伟大。至今，应变控制型流变仪唯一的替代品牌也许只有马尔文的Bohlin流变仪（前Bohlin公司的VOR系列）。

Rheomectrics公司的创办人是同一导师的两个学生：Joe Starita和Chris Macosko。在他们刚读博的时候（60年代），正弦振荡实验是Philippoff和Weissenberg上世纪40年代搞出来的，线性粘弹性在流变学界内也已经广为人知了（J. Ferry的书是1961年出来）。但是，当时的流变学实验多数还是纯科研类实验室自己DIY的仪器，精度很差。唯一好用的商用流变仪就是以Weissenberg命名的Rheogoniometer系列（R16、R17、R18等）。大多数G’和G”数据都是从Lissajous曲线手算算出来的。那时候高温实验也很难做，因此一些聚合物熔体的实验报道很少。工业中大多数还是使用毛细管流变仪或者旋转粘度计来测试，后者是用弹簧测扭矩，测件自身柔量的误差很大。

J. Starita和C. Macosko发明了一种流变仪，能够直接算出G’和G”。注意当时没有计算机，所谓“直接算出”，是数据直接出来！因此靠的是一种特别设计的形变方式和理论模型。同时他们还为流变仪引入了oven以便做高温的实验。发表了一系列文章之后，他们于1970年成立了Rheometrics公司。

公司发展很快，5年后Starita就抽身负责公司运作，留下Macosko担任技术顾问。此期间，公司作了许多技术革新，包括把原本齿轮驱动的形变方式升级为电动机（直到现在使用步进马达——应变控制型流变仪的成功核心），还有随着数字化时代，流变仪信号从模拟到数字的转变。1986年的专利——力平衡式传感器（force-rebalanced transducer，FRT）——在今天最新的TA ARES G2依然是重要核心技术！Rheometrics的流变仪很快成为了Weissenberg流变仪的有力竞争对手。在高分子工业的黄金时期——上世纪80年代，Rheometrics基本上占据了统治地位，成为所谓的“领导品牌”。主要是很多工厂知道要用流变仪以及动态方法来测试高分子样品。

今年7月C. Macosko在Rheology Bulletin回忆了这段历史，他说：

Joe traveled all over the world teaching hundreds of industrial chemists and engineers how to apply rheology to their processing and materials-characterization problems. Starita showed that rheological instruments could become a significant business.

今天Anton Paar的讲座主要针对食品、涂料等“软材料”行业，我也流意到最近一段时间各大流变仪厂商推销都主要针对这一应用市场，似乎传统最大应用——聚合物——已经不再重要了。一个同行跟我解释说，这可能是现在食品和涂料行业比较有钱买得起流变仪。另一个我观察到的现象是，在很多流变学普及讲座中总是有一个现象，听众听完之后总是会询问这样或那样的结构征的具体问题，这些问题非常具体，例如某种改性乳液样品的某结构指标、某种改性淀粉糊等等。但主讲人都难以回答，只能说“流变学方法只能给出宏观特性，不能完全代替其它结构表征方法”。因此，流变学普及讲座的一个难点在于告诉人家：流变学什么都看不出来，但就是很有用。其实，对于聚合物，流变学方法表征结构是可行的，这归功于聚合物连续介质和结构流变学理论的丰富发达。至于食品涂料行业，充斥的却是各种多相、非平衡的复杂流体，这些流体的理论建模恰恰是待解决问题，没有这些理论支持流变学方法就真的沦为宏观现象学了，只能作很窄范畴内的比较之用。但现在聚合物市场不用你推销流变学方法了，市场已经不再新了。所以各流变学厂商费很大力气去向食品界、涂料界解释为什么非要几十万买一台流变仪，尽管从今天的讲座来看，演讲者举的例子、声称能解决的那些问题，都能通过肉眼或者一些直接的土办法更快速地检验出来，事实上成为了流变仪应用的反面例子！

客观地说，流变学方法既不是万能，也不是废物。或许诚如C. Macosko回忆所说，Starita个人在公司发展上的天才，向其他人证实了卖流变仪也能赚大钱，忽悠了一大批后来人染指流变仪市场。现在流变学这么小众的东西，就有四五个大品牌在争，都赶得上电子显微镜的情形了！