Հեղուկները, որոնք մենք սովոր ենք համարել հոսուն և ձևը պահպանելու անընդունակ, որոշակի պայմաններում կարող են իրենց դրսևորել որպես փխրուն պինդ նյութեր և բառացիորեն պատռվել բնորոշ կտտոցով: Նման անսպասելի եզրակացության է եկել Դրեքսելի համալսարանի ամերիկացի ֆիզիկոսների խումբը: Հետազոտության արդյունքները հրապարակվել են Physical Review Letters (PRL) ամսագրում:

Անսպասելի փորձարկում

Ի սկզբանե գիտնականներն ուսումնասիրում էին մածուցիկ հեղուկների վարքագիծը ձգման ժամանակ: Նրանք նմուշը տեղադրում էին երկու թիթեղների միջև և աստիճանաբար մեծացնում դրանց միջև հեռավորությունը՝ գործընթացը ֆիքսելով գերարագ տեսախցիկով: Ինչ-որ պահի, սահուն երկարելու փոխարեն, հեղուկը հանկարծակի պատռվում էր բարձր կտտոցով, կարծես դա չոր պլաստիկի կամ ապակու կտոր լիներ:

Սկզբում հետազոտողները կարծում էին, թե գործ ունեն սարքավորման անսարքության հետ: Սակայն տարբեր բաղադրություններով կրկնվող փորձերի շարքը հաստատեց. երևույթն իրական է և վերարտադրելի: Էֆեկտը նկատվել է ածխաջրածնային խառնուրդների, ստիրոլային օլիգոմերների և այլ մածուցիկ հեղուկների մեջ:

Հեղուկի «պատռման» մեխանիզմը

Աշխատանքի հեղինակները տեղի ունեցածը բացատրում են կավիտացիայի երևույթով՝ հեղուկի ներսում միկրոսկոպիկ խոռոչների (պղպջակների) առաջացմամբ և արագ աճով: Երբ ձգման լարումը հասնում է կրիտիկական արժեքի, այդ խոռոչները կտրուկ ընդարձակվում են, ինչը հանգեցնում է նյութի անընդհատության խաթարմանը:

Պատռվածքի տարածման արագությունն ընդ որում շատ բարձր է ստացվել՝ 500-ից մինչև 1500 մետր վայրկյանում: Սա համադրելի է որոշ նյութերում ձայնի արագության հետ և բացատրում է այն բարձր կտտոցը, որը լսել են փորձարարները:

Հայտնագործության կարևորությունը

Մինչ այժմ համարվում էր, որ հեղուկներն ընդունակ չեն փխրուն քայքայման. դրանք պետք է հոսեն և դեֆորմացվեն: Նոր հետազոտությունը ցույց է տալիս, որ որոշակի պայմաններում (բարձր մածուցիկություն, արագ ձգում, ազատ հոսելու հնարավորության բացակայություն) հեղուկը կարող է իրեն դրսևորել որպես փխրուն պինդ մարմին:

Գիտնականներն ընդգծում են, որ նման վարքագիծը տեսականորեն հնարավոր է ոչ միայն գերմածուցիկ նյութերի, այլև ավելի սովորական հեղուկների համար, ներառյալ ջուրը և յուղերը, եթե ստեղծվեն ծանրաբեռնվածության համապատասխան պայմաններ:

Գործնական նշանակությունը

Հայտնագործությունը նշանակություն ունի ոչ միայն հիմնարար ֆիզիկայի, այլև մի շարք կիրառական ոլորտների համար.

  • 3D տպագրություն հեղուկ նյութերով,
  • Պոլիմերների վերամշակում,
  • Փափուկ ռոբոտատեխնիկա,
  • Կենսաբանական համակարգերում ընթացող գործընթացների ըմբռնում, որտեղ հեղուկները ենթարկվում են մեխանիկական ծանրաբեռնվածության:

Այժմ հետազոտողների առջև խնդիր է դրված մանրամասն ուսումնասիրել երևույթի սահմանները և պարզել, թե որքան լայնորեն է այն տարածված բնության և տեխնիկայի մեջ:

Կարճ ասած

Դրեքսելի համալսարանի ամերիկացի ֆիզիկոսները պարզել են, որ մածուցիկ հեղուկները արագ ձգման դեպքում կարող են պատռվել պինդ փխրուն մարմինների պես՝ արձակելով բարձր կտտոց: Երևույթը կապված է կավիտացիայի հետ՝ հեղուկի ներսում միկրոսկոպիկ խոռոչների արագ առաջացման և աճի հետ: Պատռվածքի տարածման արագությունը հասնում է 500–1500 մ/վ-ի: Հայտնագործությունը ցույց է տալիս, որ որոշակի պայմաններում հեղուկներն ընդունակ են դրսևորել անսովոր վարքագիծ, ինչը կարող է ազդել 3D տպագրության, պոլիմերների վերամշակման և փափուկ ռոբոտատեխնիկայի տեխնոլոգիաների զարգացման վրա: Աշխատանքը հրապարակվել է Physical Review Letters ամսագրում: