Studimi i ri zgjidh misterin se si pikat e buta të lëngjeve gërryen sipërfaqet e forta

Një studim i parë në llojin e tij i udhëhequr nga studiuesit e Qyteteve Binjake të Universitetit të Minesotës zbulon pse pikat e lëngshme kanë aftësinë të gërryejnë sipërfaqet e forta. Zbulimi mund të ndihmojë inxhinierët të dizajnojnë materiale më të mira, më rezistente ndaj erozionit.

Duke përdorur një teknikë të zhvilluar rishtazi, studiuesit ishin në gjendje të matin sasitë e fshehura si stresi i prerjes dhe presioni i krijuar nga ndikimi i pikave të lëngshme në sipërfaqe, një fenomen që është studiuar ndonjëherë vetëm vizualisht.

Studiuesit kanë studiuar ndikimin e pikave për vite, nga mënyra se si pikat e shiut godasin tokën deri tek transmetimi i patogjenëve si COVID-19 në aerosol. Është e njohur që pikat e ujit që pikojnë ngadalë mund të gërryejnë sipërfaqet me kalimin e kohës. Por pse diçka në dukje e butë dhe e lëngshme mund të ketë një ndikim kaq të madh në sipërfaqet e forta?

“Ka thënie të ngjashme si në kulturat lindore ashtu edhe në ato perëndimore se ‘Uji që pikon zgavron gurin’,” shpjegoi Xiang Cheng, autor i vjetër në letër dhe profesor i asociuar në Departamentin e Inxhinierisë Kimike dhe Shkencës së Materialeve në Universitetin e Minesotës. “Të tilla thënie synojnë të japin një mësim moral: “Ji këmbëngulës. Edhe nëse je i dobët, kur të vazhdosh të bësh diçka vazhdimisht, do të kesh ndikim”. Por, kur keni diçka kaq të butë si pikat që godasin diçka kaq të fortë si gurët, nuk mund të mos pyesni veten, ‘Pse ndikimi i rënies shkakton ndonjë dëm fare?’ Kjo pyetje është ajo që e motivoi kërkimin tonë.”

Në të kaluarën, ndikimi i pikave është analizuar vetëm vizualisht duke përdorur kamera me shpejtësi të lartë. Teknika e re e studiuesve të Universitetit të Minesotës, e quajtur mikroskopia e stresit me shpejtësi të lartë, ofron një mënyrë më sasiore për të studiuar këtë fenomen duke matur drejtpërdrejt forcën, stresin dhe presionin nën pikat e lëngut ndërsa ato godasin sipërfaqet.

Studiuesit zbuluan se forca e ushtruar nga një pikëz në të vërtetë përhapet me rënien që godet – në vend që të përqendrohet në qendër të pikës – dhe shpejtësia me të cilën pika përhapet tejkalon shpejtësinë e zërit në një kohë të shkurtër, duke krijuar një goditje. valë nëpër sipërfaqe. Çdo pikëz sillet si një bombë e vogël, duke çliruar energjinë e saj të goditjes në mënyrë shpërthyese dhe duke i dhënë forcën e nevojshme për të gërryer sipërfaqet me kalimin e kohës.

Përveç hapjes së një rruge të re për të studiuar ndikimin e pikave, ky hulumtim mund t’i ndihmojë inxhinierët të dizajnojnë sipërfaqe më rezistente ndaj erozionit për aplikime që duhet të përballojnë elementët e jashtëm. Cheng dhe laboratori i tij në Universitetin e Qyteteve Binjake të Minesotës tashmë planifikojnë të zgjerojnë këtë kërkim për të studiuar se si tekstura dhe materiale të ndryshme ndryshojnë sasinë e forcës së krijuar nga pikat e lëngshme.

“Për shembull, ne lyejmë sipërfaqen e një ndërtese ose lyejmë tehet e turbinës me erë për të mbrojtur sipërfaqet,” tha Cheng. “Por me kalimin e kohës, pikat e shiut mund të shkaktojnë ende dëme nëpërmjet ndikimit. Pra, kërkimi ynë pas këtij punimi është për të parë nëse mund të zvogëlojmë sasinë e stresit të prerjes së pikave, gjë që do të na lejonte të projektonim sipërfaqe të veçanta që mund të zbusin stresin. “

Përveç Cheng-ut, ekipi hulumtues përfshinte doktoraturën e inxhinierisë kimike të Universitetit të Minesotës. studenti Ting-Pi Sun, Universiteti i Santiagos, Kili Asistent Profesor Leonardo Gordillo dhe studentët universitarë Franco Álvarez-Novoa dhe Klebbert Andrade, dhe Universiteti O’Higgins, Asistent Profesor i Kilit Pablo Gutiérrez.