Veda o kvapalinách a ich správaní sa už dlho riadi pevným rámcom termodynamických zákonov. Tieto zákony určujú, ako sa kvapaliny správajú pri miešaní, čo je základom mnohých procesov, ktoré ovplyvňujú každodenný život, od prípravy jedál až po priemyselné aplikácie. Nedávny objav skupiny výskumníkov však priniesol prekvapivý pohľad na kvapaliny, ktorý vyvracia niektoré z týchto očakávaní, upozorňuje Phys.org.

Neustále sa vracia do pôvodnej podoby

Tím výskumníkov pod vedením doktoranda Anthonyho Raykha z Univerzity v Massachusetts (UMass Amherst) objavil nový jav, ktorý nazvali „kvapalina, ktorá sa obnovuje do pôvodného tvaru“. Tento objav sa stal základom ich štúdie, publikovanej v prestížnom časopise Nature Physics. Na prvý pohľad sa môže zdať, že ide o malú kuriozitu, no z hľadiska vedy o materiáloch a fyziky kvapalín ide o výnimočné zistenie, ktoré by mohlo mať širšie dôsledky.

Základným prvkom objavu je zmes oleja, vody a magnetizovaných častíc, ktorá pri trasení vytvára nečakaný tvar – konkrétne tvar pripomínajúci elegantné krivky gréckeho amfory. Tento jav sa však nehodí do rámca klasických termodynamických zákonov. Vo väčšine prípadov emulzifikácia, teda proces zmiešania vody a oleja, vyžaduje prítomnosť určitých stabilizátorov, ktoré umožňujú zníženie povrchového napätia medzi dvoma kvapalinami. Tieto stabilizátory obvykle umožňujú oleju a vode, ktoré sú vzájomne nezlučiteľné, aby sa zmiešali do stabilnej emulzie.

Anthony Raykh/UMass Amherst

Tento proces sa však zmenil v prípade, keď výskumníci použili magnetizované častice niklu. Pri trasení zmesi sa objavil tvar, ktorý sa neustále vracal do pôvodnej podoby – krásne zakrivený tvar amfory. A čo je ešte zaujímavejšie, tento tvar sa vytvoril bez ohľadu na to, ako často alebo ako silno bola zmes otrasená.

Nová éra materiálového inžinierstva

Zaujímavé je, že častice v tejto zmesi, namiesto znižovania napätia medzi olejom a vodou, ako to robia tradičné stabilizátory, skutočne zvyšujú toto napätie. Tento neobvyklý jav sa dá vysvetliť silnou magnetizáciou častíc, ktorá ovplyvňuje správanie zmesi spôsobom, ktorý je v rozpore s tradičnými zákonmi termodynamiky. Podľa vedcov magnetizované častice ovplyvňujú usporiadanie molekúl na rozhraní medzi olejom a vodou, čím vytvárajú stabilnú, ale zaujímavú štruktúru, ktorá sa po trasení vždy vráti do pôvodného tvaru.

Tento objav, hoci ešte nemá konkrétnu aplikáciu, môže mať ďalekosiahle dôsledky pre vývoj nových materiálov. Použitie magnetizovaných častíc v kvapalinách by mohlo viesť k vývoju nových typov materiálov, ktoré by mohli byť využité v rôznych technológiách, od mikrosystémov až po pokročilé bioinžinierske aplikácie.

Aj keď sa ešte nedajú presne predpovedať konkrétne aplikácie tohto objavu, výskumníci sú presvedčení, že podobné zistenia môžu v budúcnosti zmeniť spôsob, akým chápeme správanie kvapalín a ich interakcie s rôznymi materiálmi. Tento objav ukazuje, že v oblasti materiálových vied stále existuje množstvo neobjavených a fascinujúcich javov, ktoré môžu priniesť nové technologické inovácie.

Čítajte viac z kategórie: Novinky