Naučnici sa Drexel University i iz kompanije ExxonMobil otkrili su da jednostavne viskozne tečnosti mogu dostići "kritični stres" i iznenada se raspuknuti kao čvrsta tela. Fenomen je primećen u gustim mešavinama (katranskim) i stilenskom oligomeru, pri brzinama loma od oko 500–1.500 m/s. Istraživanje ukazuje na moguću ulogu kavitacije i ima primene u 3D štampi, inkjet tehnologiji i mekoj robotici.
Tečnosti Mogu "Pucati" Kao Čvrsta Tela: Naučnici Otkrili Tačku "Kritičnog Stresa"
(Drexel University/Magic Pattern/Unsplash)
Istraživači sa Drexel University i iz kompanije ExxonMobil otkrili su neočekivano ponašanje jednostavnih viskoznih tečnosti: kada se izlože dovoljnoj sili po površini, one mogu dostići tačku "kritičnog stresa" i iznenada se raspuknuti poput čvrstih tela.
Kako su sproveli eksperimente
U eksperimentu su male količine tečnosti smeštene između dve metalne ploče i snimane visokobrzinskom kamerom dok su im primenjivane različite sile. Prvo pucanje zabeleženo je kad je tečnost bila povučena silom uporedivom sa težinom kese cigala okačene na površinu veličine nokta. Fenomen je prvobitno uočen u gustoj, katranskoj mešavini ugljovodonika, a potom je potvrđen i u stilenskom oligomeru — takođe gustoj, lepljivoj supstanci.
Uloga viskoznosti i napona
Istraživači smatraju da je viskoznost ključna za to kako se unutrašnji naponi razvijaju: gušće tečnosti akumuliraju stres drugačije nego ređe, pa se mogu raspuknuti i pri sporijem izvlačenju. Međutim, iz izgleda rezultata sledi da je potrebna sila po jedinici površine — odnosno kritični stres — slične veličine bez obzira na viskoznost testiranih tečnosti.
Subscribe to ScienceAlert's free fact-checked newsletter
Brzina pucanja i mogući mehanizam
Pukotine su se širile izuzetno brzo, brzinom između oko 500 i 1.500 m/s. Takve brzine su u skladu sa procesom kavitacije: pod dovoljno velikim stresom u tečnosti može se formirati mali vakuumski mehurić koji potom doprinosi njenom brzom cepanju. Zbog velike brzine događaja, detaljno snimanje i razumevanje mehanike loma predstavlja tehnički izazov.
Moguće primene i značenje otkrića
Otkriće menja način na koji posmatramo ponašanje tečnosti i može imati praktične implikacije — od finih tehnologija kao što su 3D štampa i inkjet, preko meke robotike, do procesa izvlačenja vlakana i razumevanja bioloških sistema u kojima učestvuju viskozne tečnosti.
"Pukotina je izazvala veoma jak zvuk, pravi 'prask' koji me je zapravo uplašio",
"Kada smo potvrdili fenomen, čitav dalji rad postao je potpuno drugačije naučno istraživanje",
Tim napominje da je potrebno dalje ispitivanje kako bi se razjasnili detalji mehanike pukotina i da li se isti fenomen javlja u širem spektru tečnosti i u manje kontrolisanim uslovima. Rezultati su objavljeni u časopisu Physical Review Letters.
Pomozite nam da budemo bolji.
