O descoperire neașteptată a demonstrat că lichidele, la fel ca solidele, pot suferi rupturi. Cercetătorii de la Universitatea Drexel din SUA și ExxonMobil au realizat o serie de experimente care au arătat că unele lichide vâscoase se pot fractura sub presiune. Această revelație surprinzătoare are potențialul de a schimba înțelegerea mecanicii fluidelor și ar putea influența diverse domenii, de la imprimarea 3D la procesele biologice.
Fenomenul rupturii lichidelor: o surpriză pentru cercetători
Echipa de cercetare a observat fenomenul în timpul testelor efectuate pe lichide vâscoase. Initial, oamenii de știință au crezut că echipamentul s-a defectat din cauza sunetului puternic produs în momentul „rupturii”. Inginerul chimist Thamires Lima a declarat: „Fractura a produs un sunet puternic, ca o pocnitură, care m-a speriat”. Experimentele au fost repetate de mai multe ori pentru a confirma rezultatele.
Studiile au implicat plasarea lichidelor între două plăci metalice și aplicarea forțelor, în timp ce totul era filmat cu camere de mare viteză. Prima „ruptură” a avut loc când lichidul a fost tras cu o forță comparabilă cu greutatea unui sac de cărămizi aplicată pe o suprafață foarte mică. Fenomenul a fost observat inițial într-un amestec de hidrocarburi asemănător gudronului, extinzându-se apoi la un oligomer de stiren, sugerând un rol esențial al vâscozității în acest proces.
În lichidele mai consistente, tensiunea internă se acumulează diferit față de cele mai fluide. Rezultatele sugerează că lichidele vâscoase pot crăpa chiar și atunci când sunt întinse lent, deși 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”, a explicat 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 fenomenului 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 vor să afle acum 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.
Participanții la studiu au subliniat importanța acestei descoperiri, care arată că lichidele încă ascund proprietăți neașteptate. „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 conchis Lima. Studiul a fost publicat în revista Physical Review Letters.
