Materiał wzmacniany …cieczą

Materiał wzmacniany …cieczą

Naukowcy z Yale University odkryli, że jeżeli krople cieczy są odpowiedniej wielkości, mogą sprawić, że włączone w ciało stałe uczynią je sztywniejszym. Ich odkrycie może utorować drogę do materiałów kompozytowych, które wykorzystują płyny do zapewnienia dodatkowych właściwości elektrycznych lub optycznych, a przy tym nie osłabiają materiału bazowego.

Sekret tkwi w napięciu powierzchniowym cieczy, które pozostaje takie samo niezależnie od wielkości kropli. Jeśli do budowy kompozytu wykorzystuje się te o zbyt dużych rozmiarach, napięcie powierzchniowe nie jest dostateczne, aby utrzymywać płyn w miejscu w czasie gdy na ciało działają siły mechaniczne. W rezultacie materiał się odkształca, a jego struktura zostaje osłabiona. Jeśli jednak krople są odpowiednio małe, napięcie powierzchniowe utrzymuje je w stanie nienaruszonym. To nie tylko pozwala na uniknięcie odkształcenia, ale także zwiększa wytrzymałość otaczającego ją materiału.

Prowadzony przez profesora Erica Dufresne'a zespół naukowców z Yale eksperymentował poprzez osadzenie w kawałku krzemu kropel cieczy jonowej o średnicach rzędu mikronów. Gdy tak stworzony materiał został rozciągnięty, stwierdzono że ma o 30% większą wytrzymałość niż czysty krzem.

- Okazuje się, że znaczenie napięcia powierzchniowego jest odwrotnie proporcjonalne do wielkości -powiedział Dufresne – Oznacza to więc, że znikome siły dla wielkich elementów stają się niezwykle ważnym czynnikiem dla tych mniejszych. Może to we wspaniały sposób wpływać na strukturę materiałów.

Badania zostały opublikowane w czasopiśmie Nature Physics.

(rr)