Lichidele, considerate de mult timp materie fluidă, capabile doar să curgă și să se adapteze, pot fi surprinzător de fragile. Cercetătorii au descoperit că anumite lichide pot prezenta un punct de rupere, similar solidelor, fracturându-se brusc sub presiune. Această descoperire, realizată de o echipă de la Drexel University (SUA) și ExxonMobil, ar putea schimba fundamental înțelegerea mecanicii fluidelor și ar putea avea implicații în diverse domenii, de la imprimarea 3D până la procesele biologice din organism.
Lichidele vâscoase, supuse unor forțe extreme
Studiul a pornit de la observarea unor comportamente neobișnuite ale lichidelor vâscoase, supuse unor forțe intense. Inițial, cercetătorii au suspectat o defecțiune a echipamentului, deoarece rezultatele nu corespundeau așteptărilor. „Fractura a produs un sunet puternic, ca o pocnitură, care m-a speriat”, a declarat inginerul chimist Thamires Lima. Echipa a efectuat teste repetate pentru a confirma rezultatele neașteptate.
Experimentul a presupus plasarea lichidelor între două plăci metalice și aplicarea forței, în timp ce totul era filmat cu camere de mare viteză. Prima „rupere” a fost observată atunci când lichidul a fost tras cu o forță comparabilă cu greutatea unui sac de cărămizi, aplicată pe o suprafață foarte mică. Fenomenul a fost inițial observat într-un amestec de hidrocarburi asemănător gudronului, extinzându-se ulterior și la un oligomer de stiren, sugerând un rol esențial al vâscozității.
Implicații pentru imprimarea 3D și procese biologice
În lichidele mai groase, tensiunea internă se acumulează în mod diferit față de cele fluide. Rezultatele indică faptul că lichidele vâscoase pot crăpa chiar și atunci când sunt întinse lent, însă forța necesară pentru rupere rămâne relativ constantă. „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 apa sau uleiul.
Viteza cu care apar aceste fracturi este, de asemenea, remarcabilă, situându-se între 500 și 1.500 de metri pe secundă. Acest comportament este compatibil cu fenomenul de cavitație, teoretizat de mult timp, conform căruia o tensiune suficient de mare poate crea o mică bulă de vid în interiorul lichidului, contribuind la ruperea acestuia.
Următorul pas pentru cercetători este să investigheze mai profund acest fenomen. Ei doresc să afle dacă acesta apare și în alte tipuri de lichide și în condiții mai puțin controlate. Posibilele aplicații includ imprimarea cu jet de cerneală și robotica moale.
Studiul a fost publicat în revista Physical Review Letters.
