مایعاتی که ما عادت داریم آنها را به عنوان سیال و ناتوان از “ترکیدن” تصور کنیم، تحت شرایط خاصی می توانند مانند جامدات رفتار کنند و به معنای واقعی کلمه می ترکند. دانشمندان آمریکایی به این نتیجه رسیده اند. این کار در مجله Physical Review Letters (PRL) منتشر شد.
این تحقیق توسط کارشناسان دانشگاه Drexel به همراه شرکای صنعتی انجام شده است. آنها در ابتدا چگونگی واکنش مایعات چسبناک هنگام کشش را مطالعه کردند، اما در طول آزمایش با یک اثر غیرمنتظره مواجه شدند: نمونه ناگهان با صدای بلندی ترکید.
همانطور که نویسندگان اثر توضیح می دهند، مایع بین دو صفحه قرار می گیرد و به تدریج کشیده می شود و این فرآیند را روی یک دوربین پرسرعت ثبت می کند. در برخی مواقع، یک تنش بحرانی در ماده ایجاد میشود و پس از آن شکستگی قوی رخ میدهد – شبیه به ترک خوردن مواد جامد.
© دانشگاه درکسل
در ابتدا دانشمندان این مشکل را به نقص تجهیزات نسبت دادند، اما آزمایش های مکرر نتایج را تایید کرد. این اثر در بسیاری از مایعات چسبناک مختلف از جمله مخلوط هیدروکربن ها و الیگومرهای استایرن مشاهده می شود.
به گفته محققان، نقش مهمی را پدیده کف – تشکیل حفره های میکروسکوپی در داخل مایع بازی می کند. هنگامی که تنش بحرانی به دست میآید، چنین حفرههایی به سرعت منبسط میشوند و منجر به شکست ساختاری میشوند. سرعت انتشار ترک به 500-1500 متر در ثانیه می رسد.
نویسندگان اثر تأکید می کنند که ما فقط در مورد مواد چسبناک خاص صحبت نمی کنیم. از نظر تئوری، اگر شرایط مناسب ایجاد شود، رفتار مشابهی می تواند برای مایعات آشناتر از جمله آب و روغن رخ دهد.
این کشف برای فیزیک اساسی و زمینه های کاربردی مهم است. این می تواند بر توسعه فناوری های مربوط به چاپ سه بعدی، پردازش پلیمری و روباتیک نرم و همچنین درک فرآیندهای سیستم های بیولوژیکی که در آن سیالات تحت فشار مکانیکی قرار می گیرند، تأثیر بگذارد.
محققان خاطرنشان می کنند که اکنون با یک وظیفه جدید روبرو هستند – بررسی دقیق مکانیسم این پدیده و تعیین میزان شیوع آن در طبیعت و فناوری.