研究人员希望锻炼柔软固体的行为，这可以像固体或液体一样行动，可能为味道蛋糕 - 和更安全的油井。
蛋糕糊和巨大的海上石油钻井平台有什么共同之处?答案就在于一种被称为软固体的材料，它的行为可以像固体或像液体，取决于它所受到的压力。蛋糕糊、熔融巧克力、马麦酱、奶油冻和油井中使用的泡沫混凝土都是这些“双重人格”材料的例子。
软固体是非牛顿流体，不遵循与“普通”液体相同的规则。牛顿流体——如水或食用油——不会因为它们被处理的方式而改变它们的行为，比如被混合或放置几天不动。例如，如果一碗水高速混合一个小时，它在一小时结束时的流动方式与开始时完全相同。
非牛顿流体——如奶油蛋羹、蛋糕糊或泡沫混凝土——则有所不同。有时它们表现为固体，有时它们表现为液体。例如，移动得足够迅速和坚定，你就有可能在奶油蛋羹上行走。但是如果你停止移动，你就会开始下沉。这是因为奶油蛋羹变稠或变薄取决于你移动它的速度。这是非牛顿流体的一个不同之处。
然而，以这种方式使软固体具有独特的机制是复杂的并且仍然无法清楚地理解，使工程师难以精确地控制其性质。能够这样做会开辟一系列新的机会，目标是蓬松的蛋糕还是更安全的石油钻探。
有各种各样的软固体材料，其中许多都存在于你的厨房。剑桥大学化学工程与生物技术系的研究人员正试图弄清一种软固体——气泡液体——的结构如何影响它们的性质，这可能使我们能够对其进行比目前更大程度的控制。
“非牛顿液体是神秘的东西，能够准确控制他们的性质具有各种实际意义，”伊恩威尔逊教授领导了这项研究。“蛋糕和混凝土之间的连接起初可能似乎明显显而易见，但链接是泡沫。这是惊人的那种柔软的坚实是多么广泛 - 我们也在自然界中看到它们，就像岩浆一样。我们想要做的是制定一种简单的方法来描述一个复杂的现象，以便到达我们可以设计这些材料来做我们希望他们做的事情的观点。“
当试图减轻蛋糕或水泥时，一个答案很简单：用气泡填充它。在蛋糕击球手中，这导致了一个蓬松的蛋糕。在油井它可以制造轻质水泥，用于填充管道和岩石之间的缝隙，以防止石油和天然气泄漏。
这种方法远非完美的事实被证明在2010年4月，巨人爆炸的灾难性术语海上石油墨西哥湾的深水地平线钻井平台造成数名工人死亡，并引发了石油工业历史上最大的意外石油泄漏。随后的调查强调，使用的泡沫混凝土出了问题，它的失效是导致钻井平台爆炸和随后墨西哥湾大规模石油泄漏的一系列事件之一。
为了使泡沫混凝土发挥良好的作用，气泡必须均匀地分布在整个材料中，它们必须保持稳定，这样它们就不会坍塌或合并成巨大的洞。
威尔逊和他的同事巴特拉特博士一直在密切相关，但略有不同，柔软的型。在发泡混凝土中，基础液是粘液，而在许多食物中，基础液体是粘弹性。粘弹性材料在经历变形时显示粘度和弹性。添加气泡巨大增加弹性 - 这就是为什么蛋糕击球手击中时搅拌的原因。这一领域的大部分研究都集中在牛顿基础液体上，但在食品和其他行业中，基础液体通常是粘弹性的。
从蜂蜜开始 - 一个粘性液体 - 研究人员研究了气泡的数量和大小如何影响其行为，然后尝试准确地模拟该行为。然后，它们移动到胶溶液上，用于加厚酱汁。研究人员展示了基础液体行为的数学模型 - 在这种情况下，Giesekus流体模型 - 响应泡沫添加。
这为研究人员提供了理解，预测和控制这些软固体的性质的工具。对于食品行业来说，这可能会使工业规模更容易地烘烤潮湿，蓬松的蛋糕，而这些方法也可以通过在其过程和产品中使用泡泡液的巨大行业来使用。
“通过使用Giesekus模型和改变泡沫尺寸，我们可能能够微调起泡液体的行为，”威尔逊解释说。“对于食品生产，这可能有助于确定需要改变制定或过程，以制作更好的蛋糕面糊：击败它的速度是多少，或者如何最好地将食谱扩展到工业数量，以便最终产品具有合适的结构。“
然而，由于泡沫液体和相关软固体的普遍存在，这项研究的结果远远超出了蛋糕的世界。尽管泡沫混凝土不同于蜂蜜——它开始时是粘塑性的而不是粘弹性的——但能够准确描述这些软质固体的模型的发展将使工程师能够设计和控制它们，并有希望防止它们出错。
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