“万物皆流”这个哲学思想在古希腊时代便已产生。而“流变学”这个概念的提出距今还不足一百年，但基于“流变学”而生产出的产品早已流进我们生活的角角落落，大到刚交付试飞的C919，小到我们手中握住的手机，都离不开“流变学”的指引来进行变身。

可是，“流变”到底是什么？什么是物体“流变”时必然产生的剪切？而人们又是如何通过“粘度”来表征“流变”，指导高分子材料加工的呢？关注我们，让我们为您揭开“流变”的神秘面纱。

从字面上解读，“流变”即流动和变化，流变学就是一门研究材料流动及变形规律的科学。人们在描述事物的规律时，往往倾向于将描述量化，比如通过简单数学模型来定义材料的一些形变行为，通过更复杂的模型来描述流动行为，并通过模型来预测无法观察和测量到的材料成型过程 。

关于流变分析中的模型，我们可以从谈起“流变”，就永远无法绕开“剪切”说起。到底什么是剪切作用呢？生活中，我们激动得“搓”手时，两个手掌之间的摩擦就是剪切作用；再比如剪刀在剪开一张纸时，两个刀刃会使纸张局部产生相对速度，形成剪切。所以，当两个相互接触的便面出现速度差时，便形成剪切作用。

在高分子流体分析中，我们常常会假设一个理想的模型，来进行数学表达。比如，液体在一个圆孔毛细管（口模）中流动，贴近管壁处的液体流速最小，中心流速最大（可以想象一下河流中的水，岸边的流速慢，中间的流速快）。我们可以把下图中的流体横向切割成一层一层的薄片，那么层与层之间就会有速度差，出现“相对滑移”，像不像我们“搓手”的动作？这个层与层之间的相互作用，在宏观的表现上就是粘度。

可是，我们该如何用数学的形式表达粘度呢？

首先，我们在图中取出一块静止的液体，将长宽高定位为a，b，c，上表面积A=a*b

当液体开始流动时，受到相邻层的“摩擦”作用力F，该小块开始出现变形，那么我们就得到了流变学中的一个定义，剪切应力：单位面积所受的剪切应力，单位为Pa。

公式表达为：

同时这个小块在流动方向上产生了一个变形量μ，于是我们可以得到另外一个定义，剪切应变：物体收到剪切时所产生的相对型变量，无量纲（即无单位），公式表达为：

因为产生一定形变量，需要时间，那么就产生了剪切速率的概念，剪切速率表示形成剪切应变的快慢，单位s^-1，公式表达为：

接下来，我们就可以见证一个伟大的定律的诞生，牛顿粘性定律：剪切粘度=剪切应力与剪切速率的比值，用公式表达为：

这是一个简单而又优美的数学表达，它将人们抽象的想象，变成可以执掌的利器，斩断粘流活化能的禁锢，让材料完成华丽的变身。但是，简单优美并不意味着完美，它的诞生是在一个完全理想的条件下，而现实总是很残酷，在成长为真正的利器前，它还需要丰富自己的内涵，需要更多的辅助和武装 。于是，围绕这个公式，流变江湖上演变出了各种学说和假设…

想不想了解更多关于流变学的小知识？关注我们，下一期带你走进流变学的测量，看一看我们的小η是如何丰满羽翼的。