Fluidele își pot schimba proprietățile. Cum se transformă în solide

Cercetătorii de la Colegiul de Inginerie al Universității din Swansea au capturat momentele în care un fluid reacționează ca un solid printr-o nouă metodă de observare a fluidelor în condiții de presiune.

Cercetarea vine de la Complexul Flow Lab, cu sediul în cadrul Institutului pentru materiale inovatoare, procesare și tehnologii numerice (IMPACT). Laboratorul studiază modelele complexe de flux care se dezvoltă adesea în materiale granulare, medii poroase și fluide complexe, cum ar fi spume, geluri si paste.

Studiul analizează fluidele care au un răspuns solid la presiune, un fenomen numit îngroșare discontinuă (Discontinuous Shear Thickening, DST). Acest lucru se întâmplă când lichidul se îngroașă brusc și devine solid când este tulburat. Testele au utilizat o nouă metodă de observare care a implicat o cameră de mare viteză, iar rezultatele oferă o abordare inovatoare pentru practicile viitoare de inginerie.

Cum funcționează metoda?

Cercetătorii au utilizat o cameră cu 1,000 de cadre pe secundă pentru a detecta un comportament de solide la fluidul folosit. Echipa a pus un amestec lichid de amidon de porumb și apă într-o celulă îngustă, care a fost supusă la aer sub presiune.

Rezultatul a fost îngroșarea discontinuă, DST, ceea ce înseamnă că fluidul s-a îngroșat și a produs “fracturi” precum solidele. Modul în care aerul iese din celulă a fost capturat pe film cu ajutorul camerei de mare viteză pentru a vizualiza modelele de propagare.

În funcție de concentrația amidonului și de presiunea din aer, acestea apăreau fie sub forma unor amprente fluide, fie prezentau fracturi solide. Studiul a evidențiat ceea ce este posibil de realizat cu unele materiale. Frecarea, deci starea de fluid, poate fi pornită și oprită ca un comutator, doar prin modificarea presiunii.

Universitatea din Swansea a sugerat că studiul ar putea avea un impact semnificativ în domeniul ingineriei. Oamenii de știință speră deja să folosească DST pentru armură corporală moale, mecanisme dinamice de reducere a vitezei și alte produse care ar putea modifica proprietățile la cerere.

În acest caz, camerele de mare viteză ar putea deveni un pilon principal al echipelor de inginerie.