Lichidele se pot rupe ca solidele? O descoperire uluitoare a cercetătorilor
Cercetătorii de la Drexel University (SUA) și ExxonMobil au făcut o descoperire surprinzătoare: lichidele pot suferi o ruptură similară cu cea a solidelor. Acest fenomen, observat în timpul studiilor privind comportamentul lichidelor vâscoase, are implicații semnificative pentru mecanica fluidelor și ar putea influența domenii precum imprimarea 3D și procesele biologice.
Fenomenul rupturii lichidelor: o provocare pentru știință
Echipa de cercetare a observat, inițial, o comportare neașteptată în timpul experimentelor cu lichide vâscoase supuse unor forțe intense. Inginera chimistă Thamires Lima a relatat că „fractura a produs un sunet puternic, ca o pocnitură, care m-a speriat”. Experimentele, care au implicat aplicarea de forțe asupra lichidelor plasate între plăci metalice și filmarea cu camere de mare viteză, au relevat că lichidele pot atinge un punct de rupere, similar cu solidele.
Fenomenul a fost inițial observat într-un amestec de hidrocarburi asemănător gudronului, extinzându-se ulterior și la un oligomer de stiren, sugerând rolul crucial al vâscozității în acest proces. În lichidele mai groase, tensiunea internă se acumulează diferit față de cele fluide. Rezultatele indică faptul că lichidele vâscoase pot crăpa chiar și atunci când sunt întinse lent, dar forța necesară pentru rupere rămâne aproximativ aceeași. „Descoperirile noastre arată că dacă este supus unui stres suficient, un lichid simplu ajunge la un punct critic în care se fracturează ca un solid”, explică Lima. Cercetătorii cred că acest comportament ar putea fi valabil pentru multe lichide obișnuite, inclusiv apă sau ulei.
Potențiale aplicații și direcții de cercetare
Un aspect interesant al acestui fenomen este viteza la care apar aceste fracturi: între 500 și 1.500 de metri pe secundă. Acest comportament este compatibil cu fenomenul de cavitație, teoretizat de mult timp. Conform acestei idei, o tensiune suficient de mare poate crea o mică bulă de vid în interiorul lichidului, care contribuie la ruperea acestuia.
Procesul are loc extrem de rapid, ceea ce face dificilă observarea în detaliu, dar existența lui oferă noi direcții de cercetare. Oamenii de știință doresc să afle dacă fenomenul apare și în alte tipuri de lichide și în condiții mai puțin controlate. Printre aplicațiile posibile se numără imprimarea cu jet de cerneală și robotica moale. „Acum că am identificat acest comportament neprevăzut, următorul pas este să înțelegem de ce apare și cum se manifestă în alte lichide. Va fi interesant și să vedem cum poate fi folosit în aplicații precum producția de fibre sau alte procese care implică lichide vâscoase”, a declarat Lima.
Studiul a fost publicat în revista Physical Review Letters.
Sursa: Descopera
