Bilim adamları onlarca yıldır bazı yumuşak malzemelerde görülen bir fenomeni gözlemlediler, ancak açıklayamadılar: Kuvvet uygulandığında, bu malzemeler bir değil, aşırı atma olarak bilinen enerji dağılmasında iki ani sergiler. Aşkların genellikle bir malzemenin katı benzeri ila sıvı benzeri davranışa geçiş noktasını veya geçişlerin olduğu düşünüldüğü için, ikili yanıtın “çift verim” i gösterdiği varsayılmıştır-bir materyali tamamen akışkanlaştırmanın iki kez verilmesi gerektiği fikri.
Şimdi, Illinois Üniversitesi Urbana-Champaign’daki araştırmacılar, bu davranışın daha önce varsayılandan farklı olduğunu gösterdiler. “Karmaşık salınım veriminde ikili işlemlerin çözülmesi” makaleleri yayınlandı Fiziksel İnceleme Mektupları.
Çalışmada, o zamanki lisans öğrencisi James J. Griebler tarafından yönetilen kimyasal ve biyomoleküler mühendislik profesörü Simon A. Rogers ve ekibi, iki aşamalı yanıtın iki bağımsız sürecin sonucu olduğunu göstermektedir: birincisi, malzemenin elastik yapısının yumuşatılması ve daha sonra gerçek verim.
Ekip, çalışmaları için, geri kazanılamayan ve kurtarılamayan bileşenlerden oluşan kompozit bir parametre olmak için zor bir parametre olmak için gerginliği – bir malzemenin ne kadar deforme olduğu ölçüsünü düşünen Recovery Reology adlı yeni bir yaklaşım kullandı. Rogers sakız çiğnemeye benzedi.
“Sakız çiğnediğinizi ve ağzınızdan çıkardığınızı hayal et ve sen onu uzattınız” diye açıkladı. “Bazıları gerilecek ve eğer bırakırsanız, bazıları geri tepecek – biraz geri dönecek, ama sonuna kadar geri dönmeyecek. Bu biraz geri tepme, geri kazanılabilir kısım dediğimiz şeydir ve geri dönmediği gerçeği onaylanamaz kısımdır.”
Bu kavramı başlangıç noktaları olarak kullanan araştırmacılar, birçok ticari jel ürününde yaygın olarak bulunan propilen glikolde çözünmüş jel benzeri bir polimer olan karbopol kullanarak bir dizi salınımlı kesme deneyleri gerçekleştirdiler. Suşu arttırdıkça, malzeme yanıtında iki ayrı aşma sergiledi.
Daha sonra, uygulanan deformasyonun ne kadarının geri kazanılabilir olduğunu ve ne kadar kurtarılamaz olduğunu gözlemleyerek, bu aşkınların tekrarlanan bir işlem yerine ayrı fiziksel süreçlerden kaynaklandığını gözlemlediler. İlk, daha küçük aşma, verim olmadan malzeme yumuşatmayı gösterdi – geri dönüşümlü bir davranış.
Buna karşılık, ikinci, daha belirgin bir aşma, geri döndürülemez bir deformasyonu temsil eden tam verime geçiş işaret etti. Ekip, bulgularını, bu çift aşma davranışını doğru bir şekilde yakalayan öngörücü bir modelin geliştirilmesiyle destekledi.
Çalışmalarının derhal etkisi öncelikle gelecekteki araştırmaların ilerletilmesinde yatarken, çift verim ve farklı fiziksel süreçler arasında ayrım yapmak sonunda malzemelerin endüstriyel uygulamalarda nasıl ele alındığını etkileyebilir.
Rogers, “Bu malzemelerin işlenmesi, malzemeleri dengeden çıkaran büyük ve hızlı deformasyonları içerir.” Dedi. “Modelimizin yaptığı şey, bu denge dışı davranışın daha doğru bir açıklamasını sağlamaktır, bu nedenle malzemelerin gerçekten önem verdiğimiz koşullar altında nasıl tepki verdiğini daha iyi anlarız.”
Fizikteki geçmişi genellikle reolojik sorunlara geleneksel olmayan yollarla yaklaşmaya yönlendiren Rogers, çalışmanın aynı zamanda tamamen teorik yaklaşımlar üzerinde dikkatli deneylerin değerini vurguladığını söyledi.
Rogers, “En uzun süre, insanlar etkiyi keşfetmek için kullanılan aynı deneyleri gerçekleştirerek bu sorunu çözmeye çalıştılar ve cevabın matematiksel bir analizde bir yerde olacağını düşündüler.” Dedi.
“Gösterdiğimiz şey, altta yatan hipotezleri test etmek için tasarlanmış basit deneylerin bu karmaşık matematiksel analizden çok daha değerli olduğu ve bizi daha önce keşfedilmemiş bir gerçeğe yönlendirdiler.”
Şu anda Tennessee Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı olan Rogers ve Griebler’e ek olarak, ortak yazarlar arasında ziyaretçi bilgin Anita S. Dobo ve lisans araştırmacısı Elizabeth E. Miczuga yer alıyor.
