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非牛頓流體的火蟻群

本文由民視《科學再發現》贊助,泛科學獨立製作

科學家長期關心火蟻這種會螫傷人、使人中毒,令人頭痛的入侵外來種,多半是在討論如何防止有劇毒的火蟻擴散,或是探討為什麼火蟻的螫傷會這麼痛。

看起來似乎沒有物理學家的事。不過,喬治亞理工學院的物理學家Zhongyang Liu和David Hu,對於一大群火蟻可以視情況而表現得像流體或是固體的現象很有興趣,是第一次在生物體上看到這種群體行為的二象性。

在11月美國物理學會的一場會議上,他們展示了上面的影片中的火蟻。一團火蟻可以像是糖漿一樣從管子中流出來,或是像一顆球一樣被壓下去還會彈回來。他們使用物理實驗用的流變儀精確測量蟻群作為流體的黏度和作為固體在不同壓力下的彈性,也同時發現在不同的狀態下,螞蟻的行為模式不同。

蟻群若需要流動時,螞蟻會不斷移動,調整自己待在群體內,就像是很黏稠的液體。

當蟻群要保持形狀時,螞蟻就會緊緊地互相抱住,整個蟻群就會表現得像是橡膠一樣有彈性的固體。甚至形成「救生艇」躲避洪水

胡博士表示,這個研究結果可能可以應用於製造出自組裝機器人和可自我修補的材料,例如:用可以自動修補裂縫的材料建一座橋。畢竟螞蟻可是維持這種結構的箇中翹楚,當牠們互相搭在對方身上形成一座橋並通過時,牠們可是很快地補上結構上的任何缺口。

編譯自紐約時報 12月17日 Science Take

該研究研討會摘要

 

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