什麼是軟物質？ 世界上最柔軟的物質就是世界上最柔軟的物質

軟物質“，這是法國科學家 Pg de Gennes 在 1991 年諾貝爾物理學獎上發表的演講的標題，儘管他因在”超導體、液晶和聚合物“方面的工作而獲獎。 對於一些科學家來說，稱德雷納為現代牛頓是否太過分了？ 那麼請仔細閱讀《軟物質與硬科學》，你可能會得出同樣的看法。

在1991年獲得諾貝爾物理學獎後，德格納對科普充滿熱情，在各個學校就他開創的新學科“軟物質......發表演講。，介紹科學主題，向觀眾介紹物理、化學和生物三大學科的邊緣學科。 而他的助手芭比博士，則根據他在各地的演講和錄音，編纂了這部當代科普巨著《軟物質與硬科學》。

Degena 從印第安人的橡膠靴開始，他們將白色橡膠樹的牛奶塗在腳上，20 分鐘後凝固成一雙靴子，這是 2,500 年前的一項發明。 牛奶的凝固是由於氧氣的作用，橡膠硫化的發現使橡膠的應用進入了乙個新的階段。 橡膠的硫化是一種極弱的化學反應，但足以使物質從液態變為固態，從流體變為橡膠。

德格納說，這證明了物質的狀態可以通過微弱的外部作用來改變，就像雕塑家可以通過拇指輕輕按壓來改變粘土的形狀一樣。 這是軟物質的核心和基本定義。 ”

德格爾納最喜歡的例子是中國墨水，炭黑與水混合後可以用於書寫，但炭黑放置後會沉澱，解決方法是在水中加入少許膠水以穩定墨水。 為什麼？ 因為膠水中的長鏈糖分子，聚透明質酸，粘附在碳顆粒的幾個點上，從而阻止碳顆粒相互接近，碳顆粒不能凝集在一起。

“中國油墨花了4000多年的時間才得到充分的解釋，直到十年前，當我們了解聚合物穩定的機理時，我們才得到了解釋，而發明和解釋之間有數千年的差距，”De Genne說。 這表明，發明早在解釋出現之前就已經存在了。

此外，解釋的產生，就像發明一樣，是一條漫長而崎嶇的道路，人們一路嘗試和失敗，直到最終找到正確的解釋。 ”

這本書確實涵蓋了我們在日常生活中遇到的許多有趣的話題，這些話題都表明，在20世紀下半葉，軟物質學科已經悄然興起，並將成為21世紀的主流科學之一。

1.世界上最柔軟的東西是水、豆製品、人的頭髮、新生兒的毛衣和經過專業洗滌後的毛衣，這些東西都是世界上最柔軟的東西，而彈簧套張的手能給人一種很舒服的感覺，尤其是對於新生兒來說。 悶悶不樂。

2.水是世界上最柔軟的東西，一般的液態水甚至沒有固定的形狀，人是沒有辦法觸控水的狀態的，水的形狀是根據容器的形狀來決定的，所以很多信道教和佛教的人都特別喜歡水， 認為水是最善良的神物，水也是最乾淨、最聖潔的液體。

軟物質是指位於固體和理想流體之間的物質。 又稱軟凝聚態物質。 它一般由大分子或基團組成，包括液晶、聚合物、膠體、膜、泡沫、顆粒物和生命系統物質（如DNA、細胞、體液、蛋白質）等。

它可以是固液混合物、液液混合物、氣液混合物等。 它廣泛存在於自然界、生物體、日常生活和生產中。 橡膠、膠水、油墨、洗滌劑、油漆、化妝品、食品等，隨處可見，都是軟物質。

軟物質的基本性質是對微小的外部效應的敏感性和非線性響應、自組織行為、空間尺度對稱性等。 流體熱漲落與固態的侷限共存導致了軟物質的新行為，這反映了其複雜性和特殊性。 軟物質的組成、結構、相互作用和巨集觀性質與普通固體、液體和氣體有很大不同。

軟物質對微小的外部效應的敏感性是軟物質中“軟”的意思**。 軟物質的“柔軟度”是指微小的外部作用能引起大變化的特性。 這種外部作用因系統而異，可以是機械、電氣、磁、熱、化學擾動和摻雜。

比如加一點鹽水，可以把豆漿變成豆腐; 加入一些骨膠，使墨水穩定，不沉澱; 非常小的電場可以很容易地改變液晶分子顯示的狀態; 硫化橡膠通過新增微量硫（硫原子與碳原子的比值為1 200）從液體轉化為彈性固體。 然而，幾乎所有的軟物質在力學效能方面確實是軟的。 可以將軟物質與簡單的流體和固體進行比較，以檢視它們之間的成分和構型差異。

簡單流體中的分子可以自由改變位置，其性質在位置交換後不會改變。 然而，理想固體分子的位置是固定的。 另一方面，軟物質具有複雜的情況，其中一些情況受到限制，不能被大分子或群體內的分子自由互換。

大分子或基團彼此之間連線較弱，如聚合物溶液、液晶、膠體和顆粒物; 有些是基團內外可互換的流體分子，而基團內外不可互換，如液-液混合物和氣-液混合物。 以果凍和冰為例，比較軟硬物質的區別。 果凍由明膠分子和水組成，明膠分子通過水弱地連線在一起，因此柔軟而有彈性。

冰的硬度和強度取決於其分子組成。 冰中的H2O分子緊密地堆積在一起，分子之間有很強的相互作用，需要很大的力才能改變冰。 強烈的擠壓會破壞冰中原子之間的鍵，導致脆性破裂。

冰是一種堅硬的物質，果凍是一種柔軟的物質。 水是一種具有一定體積且不能保持自身形態的物質，任何剪下力都會使其流動。 另一方面，果凍保持其形狀並且不會自由流動，或者需要很長時間才能緩慢變形或流動。

軟物質之所以“軟”，也與其組成分子的聚集態的複雜性有關。 以液晶為例，向列相分子的質心反映了液相，而其長軸的取向則反映了晶相。 近結晶液晶分子的質心在乙個平面上反射液相，在垂直方向上反射晶相。 另一方面，橡膠分子是微觀區域性狀態的液體，但在固體中是巨集觀的。 因此，固體一般屬於硬質物質，而由小分子組成的液體和溶液一般不是軟質物質。

有些人將普通液體（如水）和溶液稱為超軟物質。

自組織是軟物質的基本性質，它不具有旋轉對稱性或平移對稱性，而是形成一種特殊的相干有序，具有空間膨脹對稱性或縮放對稱性。溶液中聚合物分子的每個片段都會相對於其前乙個片段以隨機行走的形式隨機膨脹，並且隨機行走步數與步數之間的關聯是隨機的，而步數的空間分布不是隨機的，表現出自組織行為。 膠體中顆粒的團聚也是如此，相鄰的顆粒隨機連線，而整體則規則分布。

然而，它的密度並不像普通固體或液體那樣均勻分布，而是隨著距離的減小而有規律地分布，表現出分形行為。 觀察不同放大倍率下聚合物分子溶液和膠體中顆粒的聚集情況，只要分子成分沒有放大到可以看到分子成分的程度，不同放大倍率下的影象看起來都是一樣的，即它們具有空間尺度對稱性。 幾乎所有的軟物質都遵守這一定律。

某些形式的自組織發生在單個分子中，例如DNA分子，它可以承受扭曲和彎曲，分子中某一點的機械扭曲會改變整個分子的形態。 硬物質中原子相互作用的內能對自由能的貢獻遠大於熵，物質的結構主要由內能決定，熱漲落只起擾動作用。 然而，對於軟物質，組成單元之間的相互作用較弱，當構型發生變化時，內能幾乎沒有變化。

這意味著微小的外部擾動容易產生複雜的變形和流動，而熱漲落對系統的結構和行為有很大的影響，即系統的特性很大程度上取決於系統的熵。 彈簧的恢復力由原子之間的相互作用決定，是硬質物質的一種特性。 拉伸前後橡皮擦等軟物質的情況大不相同：

未拉伸橡皮擦中的聚合物分子處於捲曲狀態，具有高熵和低總能量; 在拉伸橡皮擦中，聚合物分子被拉直，熵減小，能量增加。 因此，拉伸橡皮擦的恢復力是由“熵力”驅動的。 在“熵力”的作用下，軟物質系統中會出現許多新的行為，比如原本混沌的微觀系統會變得有序，複雜的蛋白質分子會自行摺疊成特殊的結構。

利用這些效能，可以製造出許多具有特殊效能的軟質材料，這些材料很難被硬質材料取代。

軟化，顧名思義，就是降低水的硬度。

方法：（1）加熱法，將硬水加熱或蒸餾除去鈣鹽、鎂鹽等; （2）石灰和蘇寬打漿法分別可降低碳酸鹽和非碳酸鹽的硬度; （3）離子交換法，利用離子交換劑除去鈣、鎂等離子。

軟化水系統由三部分組成，即離子交換部分、鹽再生部分和控制部分。 離子交換技術是軟化體系的工作原理，其主體是離子交換樹脂，由於水的硬度主要由鈣和鎂形成和代表，所以陽離子交換樹脂一般用於取代水中的Ca2+和Mg2+（形成水垢的主要成分），並隨著樹脂中Ca2+和Mg2+的增加， 樹脂去除Ca2+和Mg2+的效率逐漸降低。因此，當軟水機裝置使用一段時間時，需要用鹽再生部分對樹脂進行再生，以恢復樹脂的效率，提高樹脂的使用壽命。

控制部分可實現整個系統的自動執行，根據系統的執行時間或通過的水量自動進行鹽再生。

指裸露面板的軟化，又稱酶軟化度或酶軟化度。 鞣製準備階段的過程。 將除灰後的裸露面板用銨鹽調節至弱鹼度（pH值約38）和溫暖條件（約38），並用胰蛋白酶和/或蛋白酶製備液處理，可去除面板中殘留的髮根分解產物、油脂、脂類等物質和一些非膠原物質及其降解物， 並進一步消除面板的膨脹腔面板，同時使面板纖維在光分散後變得鬆散。

軟化的裸皮透氣性好，製成的皮革比較柔軟細膩，富有彈性和延展性。 一般來說，輕質皮革必須通過酶軟化。