Lichidele pot ceda asemenea solidelor, o descoperire care zguduie temeliile fizicii și deschide noi orizonturi în mecanica fluidelor. Cercetătorii de la Drexel University (SUA) și ExxonMobil au demonstrat că anumite lichide au un punct de rupere, fenomen care ar putea revoluționa domenii precum imprimarea 3D sau chiar înțelegerea proceselor biologice din corpul uman.
Surpriza din laborator: Când lichidele se fracturează brusc
Descoperirea a avut loc în timpul unor experimente cu lichide vâscoase supuse unor forțe intense. Inițial, echipa de cercetare a presupus că echipamentul era defect. „Fractura a produs un sunet puternic, ca o pocnitură, care m-a speriat”, a mărturisit inginerul chimist Thamires Lima. Echipamentul a fost verificat, dar testele repetate au confirmat rezultatele neașteptate.
Experimentele au presupus plasarea lichidelor între două plăci metalice și aplicarea forței, totul fiind înregistrat cu camere de mare viteză. Prima „rupere” s-a produs când lichidul a fost tras cu o forță similară cu greutatea unui sac de cărămizi aplicată pe o suprafață foarte mică. Fenomenul a fost observat inițial într-un amestec de hidrocarburi asemănător gudronului, dar și cu un oligomer de stiren, sugerând că vâscozitatea este un factor-cheie. 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.
Implicații majore pentru știință și tehnologie
Viteza la care apar aceste fracturi este un alt aspect important: 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. Posibilele aplicații includ imprimarea cu jet de cerneală și robotica moale. „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.
Thamires Lima, la momentul efectuării studiului, a adăugat că „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”. Studiul a fost publicat în revista Physical Review Letters.
