美國國家標準與（yǔ）技術研究院（NIST）的研究團隊研發了一種裝置，能夠（gòu）使液體以約110公裏（lǐ）/小時的速度流過狹窄的管道。這聽起來似乎並不快，然而管道的內徑隻（zhī）有100微米，如果按比例（lì）放大（dà），就像列車（chē）以比（bǐ）火箭發射進入軌道快100倍的速度穿過地鐵隧（suì）道（dào）。更有趣的是，幾米長的管子還要盤成彈簧狀，因此（cǐ）液體在三厘（lí）米寬的環路之後逐漸（jiàn）回旋（xuán），“地（dì）鐵軌道”儼然成了旋轉翻（fān）滾的過山車。

該設備被（bèi）安裝在NIST中（zhōng）子研究中心（NCNR）內，其研究成果將為（wéi）藥物製造、石油勘（kān）探（tàn）到化學製造等許多行業帶來（lái）巨大影響，這（zhè）些行業中（zhōng）的許多企業需要（yào）製造或使用包（bāo）含複雜物質（例如納米（mǐ）粒（lì）子）的液體，因此他們需要了解液體在高壓下通過狹窄（zhǎi）通道時其結構會發生什麽變化。

在上（shàng）麵的示意圖中，NIST中（zhōng）子（zǐ）研究中心（NCNR）小角度（dù）中子（zǐ）散射（SANS）實驗的數據（jù）形成了透明球（qiú）體的彩色背景（jǐng），透明球體代表蠕蟲狀膠團的一部分，類似的結構通常在肥皂中能看（kàn）到。高強度中子散射（紅色區域）顯示出膠團與通過NCNR像毛細管一樣的流變SANS裝置的流動方向保持一致，像盒子裏的（de）牙（yá）簽一樣整齊排列。膠團是一（yī）種使用新的研究工具可以更好地理解其在極（jí）端流動條件下性能的物質。

NIST研製的這一裝置被稱為“毛細管流變SANS”。在NCNR內產生中子流，反（fǎn）彈出複雜的分子，小角度中子散射探測器能夠探測出（chū）其（qí）分子結構。中子束穿過彈簧狀管道及其攜帶的液體，能夠將（jiāng）快速流動的液體（tǐ）長時間暴露（lù）在中子束（shù）中以獲取（qǔ）可用數據。管中的液體就會處（chù）於像（xiàng）針頭注射藥物或者擠洗發水一樣的高壓條件下，雖然時（shí）間不長，但對於複雜且（qiě）脆（cuì）弱的物質來說，已足夠明顯影響其流變性。

研究人員認為，在極端條（tiáo）件下這些液（yè）體的結構還未（wèi）可知，當其緩慢（màn）流動時容易檢測，但當處於高壓下快速噴射狀態時，人（rén）們不知道（dào）會發生什麽。

研究顯示，“毛細管流變SANS”設備在（zài）高剪切（qiē）速率下可以顯示液體粘度或流（liú）動阻力的（de）變化。當（dāng）液體沿著管壁（bì）快速流動時，就會出現剪切效（xiào）應，這會使與管壁接觸的部（bù）分液體流速減慢並造成（chéng）壓力。這種效（xiào）應使液體成分以一種難以理解的方式發生變化，借助於“毛細管流變SANS”設（shè）備，人們能夠更好的理解和研究這種（zhǒng）變（biàn）化。

研（yán）究小組探索的首批材料是一類被稱為單（dān）克隆抗體（mAb）的新型（xíng）治療用蛋白質（zhì）。這些mAb分子顯示出治療（liáo）癌症和自身免（miǎn）疫性疾病的巨大潛力，但是某些分（fèn）子在流動時會結塊，此類分子產品在注射到患者體內時有可（kě）能（néng）造（zào）成危害。在目前的實驗中，研究人員尚未確定是什麽原因導致mAb結塊，但是排除了針頭壓力等原因。因此，可以繼續探索其他潛在原因。

小組研（yán）究的另一種物質是肥皂等表麵活性劑，它可以改變皮膚分泌的油脂粘度（dù）。勘探者利用表麵活性（xìng）劑從地（dì）底深（shēn）處采集（jí）石油和天然（rán）氣。在微觀（guān）尺度上，表麵活性劑形成微小的蠕蟲狀結構，稱為膠團，當它們被泵送（sòng）進管道時會（huì）彼此（cǐ）對齊，保持方向一致，但是隨著流速的增加，一致性就被打破了（le）。研究人員能夠測量這（zhè）種一致性的峰值，並得出其發生的原理理（lǐ）論，“毛細管流變SANS”設（shè）備（bèi）能夠幫助（zhù）研究人員（yuán）提高測量（liàng）準確度。

“毛細管流變（biàn）SANS”設備是NIST“測量（liàng）科學創新”計（jì）劃支持下長達（dá）五年努力研發的成果，該計劃為NIST研究人員“最具創新性（xìng），高風險和革（gé）命性的測量科學理念”提供了經（jīng）費支持。研究人員希望在未來能夠找到將該設備與X射線和其他類型的（de）光結合的方法，促進更多（duō）納米級的新發現。