Ученые создали песок, который сыпется наверх

Изучая микрокапсулирование, команда ученых из США случайно сделала открытие: если повернуть магнит под сосудом с полимерными частицами, покрытыми оксидом железа, гранулы начинают двигаться вверх по склону, по стене, по лестнице. Исследователи убеждены, что этому феномену можно найти практическое применение в разных областях, от здравоохранения до транспорта материалов и сельского хозяйства.

«После применения уравнений, которые описывают поток гранулированного материала мы смогли, наконец, показать, что эти частицы в самом деле движутся как гранулы, за исключением одной особенности — они поднимаются вверх по склону», — сказал профессор Джеймс Гилкрист из Лехайского университета, руководитель лаборатории, в которой проводилось это исследование.

Полимерные частицы, покрытые слоем оксида железа, или микророллеры, ведут себя как положено, то есть скатываются вниз по наклонной плоскости. Но если на них воздействует крутящий момент, каждая частица начинает вращаться, создавая временное дублетное состояние, которое быстро формируется и разрушается, пишет сайт университета. В результате появляется когезия, которая производит отрицательный угол естественного откоса из-за отрицательного коэффициента трения.

«До сих пор никто не использовал этих терминов, — заявил Гилкрист. — Их не существовало. Но для того чтобы понять, как гранулы поднимаются наверх, мы рассчитали усилие, которое заставляет их двигаться в этом направлении. Если у вас имеется отрицательный угол естественного откоса, то должна быть когезия, дающая отрицательный коэффициент трения. Эти уравнения потока гранул не применялись в подобных случаях, но после того как мы их вывели, мы получили очевидный отрицательный коэффициент трения».

Повышение магнитной силы увеличивает когезию, которая обеспечивает гранулам большее сцепление и способность двигаться быстрее. Коллективное движение всех гранул и их способность слипаться друг с другом позволяет горке песчинок выполнять парадоксальные вещи — карабкаться вверх по стенам и подниматься по ступеням.

По мнению ученых, эти микророллеры можно применять для смешивания или разделения материалов, перемещения объектов, для создания микроскопических медицинских или сельскохозяйственных роботов, доставляющих питательные вещества через пористые материалы.

Источник:

ХайТек+