非牛顿流体的火蚁群

科学家长期关心火蚁这种会螫伤人、使人中毒,令人头痛的入侵外来种,多半是在讨论如何防止有剧毒的火蚁扩散,或是探讨为什么火蚁的螫伤会这么痛。

看起来似乎没有物理学家的事。不过,乔治亚理工学院的物理学家Zhongyang Liu和David Hu,对于一大群火蚁可以视情况而表现得像流体或是固体的现象很有兴趣,是第一次在生物体上看到这种群体行为的二象性。

在美国物理学会的一场会议上,他们展示了上面的影片中的火蚁。一团火蚁可以像是糖浆一样从管子中流出来,或是像一颗球一样被压下去还会弹回来。他们使用物理实验用的流变仪精确测量蚁群作为流体的黏度和作为固体在不同压力下的弹性,也同时发现在不同的状态下,蚂蚁的行为模式不同。

蚁群若需要流动时,蚂蚁会不断移动,调整自己待在群体内,就像是很黏稠的液体。

当蚁群要保持形状时,蚂蚁就会紧紧地互相抱住,整个蚁群就会表现得像是橡胶一样有弹性的固体。甚至形成“救生艇”躲避洪水。

胡博士表示,这个研究结果可能可以应用于制造出自组装机器人和可自我修补的材料,例如:用可以自动修补裂缝的材料建一座桥。毕竟蚂蚁可是维持这种结构的箇中翘楚,当它们互相搭在对方身上形成一座桥并通过时,它们可是很快地补上结构上的任何缺口。

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