软物质

软物质或软凝聚态物质是凝聚态物质的一个子领域，包括各种物理系统，这些物理系统因热波动幅度的热应力或机械应力而变形或结构改变。 它们包括液体、胶体、聚合物、泡沫、凝胶、颗粒材料、液晶、枕头、肉和许多生物材料。 这些材料有一个重要的共同特征，即主要的物理行为发生在与室温热能相当的能量尺度上。 在这些温度下，量子方面通常不重要。

有趣的行为以无法直接从其原子或分子成分预测或难以预测的方式从软物质中产生。 被称为软物质的材料表现出这种特性，因为这些材料具有自组织成介观物理结构的共同倾向。 相比之下，在硬凝聚态物理学中，通常可以预测材料的整体行为，因为分子被组织成晶格，在任何介观尺度上的模式都没有变化。

软物质的一个定义特征是物理结构的介观尺度。 这些结构比微观尺度（原子和分子的排列）大得多，但又比材料的宏观（整体）尺度小得多。 这些细观结构的性质和相互作用可能决定材料的宏观行为。 例如，流动液体中自然产生的湍流涡流比液体的总量小得多，但比其单个分子大得多，这些涡流的出现控制着材料的整体流动行为。 此外，构成泡沫的气泡是介观的，因为它们单独由大量分子组成，而泡沫本身又由大量这些气泡组成，泡沫的整体机械刚度来自于 气泡。

软物质的第二个共同特征是热波动的重要性。 软物质结构中的典型键能与热能具有相似的规模。 因此，结构不断受到热波动的影响，经历布朗运动。

最后，软物质系统的第三个显着特征是自组装。 随着系统向平衡方向发展，特有的复杂行为和层次结构自发出现。

软材料在断裂过程中也表现出有趣的行为，因为它们在裂纹扩展之前会发生高度变形。 因此，软材料的断裂与一般的断裂力学公式有很大不同。

软材料在广泛的技术应用中很重要。 它们可能以结构和包装材料、泡沫和粘合剂、清洁剂和化妆品、油漆、食品添加剂、润滑剂和燃料添加剂、轮胎橡胶等形式出现。此外，许多生物材料（血液、肌肉、牛奶、酸奶、 果冻）可归类为软物质。 液晶是另一类软物质，对电场具有响应性，这使其成为显示设备 (LCD) 中非常重要的材料。 尽管这些材料的形式多种多样，但它们的许多特性都有共同的物理化学起源，例如大量的内部自由度、结构元素之间的弱相互作用以及熵和焓对自由能的贡献之间的微妙平衡。

这些特性导致大的热波动、多种形式、平衡结构对外部条件的敏感性、宏观柔软性和亚稳态。 活性液晶是软材料的另一个例子，其中液晶中的组成元素可以自我推进。 聚合物和脂质等软物质也在纳米技术中得到应用。

认识到软物质包含无数对称性破缺、广义弹性和许多波动自由度的例子，重新激发了经典物理学领域的活力，例如流体（现在推广到非牛顿和结构化介质）和弹性（膜、细丝、 和各向异性网络都很重要并且有共同的方面）。