在适当的条件下，沙子可以流动。一项研究发现，当较重的颗粒置于容器中较轻的颗粒之上时，较低密度的颗粒会像熔岩灯的斑点一样向上突出。这项研究首次展示了沙粒的混合是如何模拟流体流动的。但是，研究人员4月22日在《美国国家科学院院院刊》在线版上 道说，即使沙粒或泥粒这样的颗粒状颗粒表现得像液体，控制颗粒运动的潜在力量也是不同的。了解这些力量有助于科学家更好地解释泥石流或火山喷发的热气体和岩石混合物的行为。这项研究还可以指导从大气中捕获碳的新技术设计或药品生产。科学家们已经知道沙子或其他固体颗粒在某些条件下可以像液体一样运动。

例如，当固体沙子被水饱和时，强烈的地震震动会“液化”它。不太了解如何在没有水的情况下混合颗粒状的材料——从药用粉末到吸引二氧化碳的珠子。伊利诺伊州埃 斯顿西北大学的机械工程师Richard Lueptow说，当不同大小和密度的干燥颗粒互相移动时，它们往往会自我分离，或者说是“半散体”，而不是参与这项新的研究。在制药、化学和食品加工工业中，这可能会在制造颗粒的均匀混合物方面产生巨大的问题。由苏黎世ETH的机械工程师克里斯托弗·麦克拉伦（Christopher McLaren）领导的研究小组将两种类型的圆形颗粒置于一个薄玻璃室中：一层较重的颗粒位于较轻颗粒的顶部。

为了使颗粒移动，研究小组振动了这个燃烧室，并向上输送气体。粒子彼此“流动”，就像不同密度的液体一样，随着气泡或指状的密度较低的粒子流上升到表面。在流体动力学中，由较轻的流体推动进入较稠密的流体而形成的模式由一种称为瑞利-泰勒不稳定性的现象来描述，例如熔岩灯中升起的热蜡的毛团。新的研究首次表明，干颗粒可以模拟这种不稳定性。

这一发现令人惊讶，因为流体中的这种不稳定性与流体实际上不能混合的事实有关。固体颗粒并不是这样的，它们能够完全混合，但事实并非如此。

哥伦比亚大学的化学工程师克里斯托弗·博伊斯（ChristopherBoyce）说：“我们意识到有一个完全不同的物理机制领域，我们必须深入到其最底层。”

对颗粒混合的计算机模拟表明，气流和振动控制着颗粒的运动。当气体流过气室时，它在不同大小和密度的颗粒之间形成不同的通道，产生向上的阻力，有助于使较轻的颗粒聚集在一起。这就阻止了粒子的混合，模拟了油和水等不混溶流体的行为。研究小组发现，改变气体流动速度或振动强度会产生不同的形状，例如较大的颗粒手指或通过燃烧室上升的更大的气泡。颗粒需要气体和振动来模拟流体不稳定性模式。

当研究人员把一团重粒子放在一层较轻的粒子中时，一种不同的模式出现了。这些颗粒的行为更像是可以混合的液体，比如水中的红色染料。重粒子分裂成两个团，以一定角度穿过较轻的粒子层，然后以分支的形式再次分裂。研究人员发现，这种模式也源于气体通过颗粒向上流动。

西北大学（Northwestern University）的机械工程师保罗乌班豪瓦（Paul Umbanhowar）表示，以前仅使用振动的研究发现，不同大小的颗粒以流体状的方式相互移动，从而使最大的颗粒最终位于顶部，而这项新工作并未涉及到。

这种现象被称为“巴西坚果效应”，它被认为是小颗粒在摇晃过程中从大颗粒之间滑落并在顶部留下大颗粒的结果，就像一罐混合坚果中的巴西坚果。但是，通过合并气体流动，研究得出的结果“更像是正常流体的行为，”Umbanhowar说。

Dry sand can bubble and swirl like a fluid