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▲棉制缝纫线
棉线是由许多细小的纤维组成的，每根纤维只有2-3厘米长，但当纤维缠绕在一起时，纤维就能在无限长的距离内传递张力。从物理学的角度来看，棉线如何传输张力以防止衣服散架是一个长期的谜题。
近日，联合利华研发中心的物理学家Patrick Warren、华威大学的Robin Ball和剑桥大学的Ray Goldstein共同研究了统计物理学框架内的纱线张力，并将研究成果发表在了《物理评论快报》。利用线性规划，他们发现纤维之间的集体摩擦产生了一种锁定机制，只要有足够的摩擦力，纤维的随机组合在原则上就能传递无限的张力。
他们的研究结果为1638年伽利略提出的启发式解释提供了一个定量的基础，伽利略在当时就疑惑为何小纤维制成的绳子会如此坚固。
在新的研究中，研究人员将纱线作为一组随机重叠的纤维进行建模。结果表明，随着摩擦的增加，渗流相变就会出现。研究人员解释，这种相变代表着“从因纤维的滑溜性而使得纱线失败的‘可延展的’失效模式到失效机制是纤维断裂的‘脆性’失败模式的转变。”在这个阈值之上，拉伸强度大约比以前强100倍。
未来，该模型还可用于优化各种纤维混纺的缝纫线的性能。当从纤维扩展到颗粒介质时，其结果也可能具有更好的应用，以更好地理解砂桩和粮仓的应力传递。研究人员计划更深入地研究这个阈值。
科界原创
编译：Coke 审稿：三水 编辑：程建兰
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