颗粒物质是离散态形式存在的一类物质组态,在自然界和生产生活中普遍存在。近年来,颗粒物质的研究激起了各国物理学家的兴趣,主要是由于其表现出的许多奇特的性质没有得到很好认识,有些基本规律还缺乏可靠的实验结果,对颗粒物质的认识很不深入,正如1999年著名理论物理学家de Gennes指出"这一领域几乎每一件事都尚待理解,目前对其认识程度只相当于30年代对固体认识的水平"。我们将研究的课题是"颗粒物质与界面摩擦性质的研究"。颗粒之间没有像原子和分子那样的相互作用,其运动的基本作用是重力、摩擦力和碰撞。颗粒物质的许多特征都与其摩擦性质有关,颗粒间及颗粒与界面间的摩擦是复杂的问题,认识和解决颗粒物质的有关规律,对防治自然灾害、保护环境和认识工程建设有重要意义。通过实验方法研究颗粒态物质在不同条件下的规律,并争取提出符合实验结果的理论模型。此项研究与国内单位的研究工作没有重复。
我们主要进行了以下5个方面的实验研究 1)离散颗粒介质中落体的非线性运动行为; 2)颗粒物质的滑动摩擦力规律; 3)局域扰动下颗粒链的崩塌现象; 4)单个颗粒在台阶上的运动; 5)边界条件对颗粒体系内部力网结构的影响。 6) 最大静摩擦力与颗粒填充高度的关系与粮仓效应圆盘模型;并对这些现象进行了分析讨论,认识和理解离散态颗粒物质的运动规律及特殊性质,给出了合理的解释。项目实施过程中,重视人才培养和科研团队的建设,特别是青年教师和学生实验动手能力的培养和基本科研技能的训练。先后有4名物理系青年教师、11名硕士研究生、12名本科生参加了本课题研究。已经毕业的5名硕士研究生中,4名先后考上博士研究生,4名本科生06年考上硕士研究生,接受国内高校访问学者一名。圆满完成了研究计划的全部预期内容,共发表论文27篇,其中3篇为SCI收录源刊,4篇为EI收录源刊,13篇在国内核心期刊上发表。主持并承办全国性学术会议4次,参加国内学术会议5次,8人次作大会交流报告。