Акустическая энергия помогла размягчить жидкости с утолщением сдвига
Исследователи из Корнелльского университета использовали ультразвуковые волны, чтобы манипулировать вязкостью материалов с утолщением сдвига.
Импульсы позволили разжижать твердые вещества и наоборот, сообщает sciencedaily.com. Результаты исследования опубликованы в Physical Review Letters.
Жидкости с утолщением сдвига твердеют при быстром сжатии или рассечении. Материалы используют для разных задач, от создания мягкой брони и костюмов астронавтов, до 3D-печати металлов и керамики. Но, чем больше манипуляций совершается с веществами, тем сильнее они твердеют, усложняя работу.
Профессор Итай Коэн, один из старших авторов исследования, ранее нашел способ борьбы с жесткими структурами, разрушая их перпендикулярными колебаниями. Но метод оказался непрактичным. Теперь Коэн объединил усилия с Мирой Рамасвами, Пратиком Сегалом и профессором Брайаном Кирби, использующими звуковые преобразователи для манипулирования микро- и наномерными частицами.
Сегал разработал простое, но эффективное устройство. Плита с акустическим преобразователем (пьезо) генерирует ультразвуковые волны.
«Возбуждая пьезо при определенной частоте и напряжении, мы передаем импульсы через плиту на объект. Они разрушают структуры, отвечающие за утолщение сдвига», — объяснил специалист, соведущий автор вместе с Рамасвами.
Для разрушения контактных усилий микрочастиц требовалось воздействие небольшой мощности.
«В общем, к поверхности любой геометрии с утолщением сдвига можно приложить пьезо для устранения эффекта. Эта стратегия открывает новые возможности работы с материалами», — сказал Коэн.
Исследователи манипулировали частицами в веществах, толщиной до 1,3 мм. Но ультразвук может проходить большие расстояния, и Кирби уверен, что техника подойдет для труб, шириной более 30 см. Потенциальные области применения включают обработку продуктов питания, производство бетона, 3D-печать.
Акустическая энергия также является ценным инструментом для изучения утолщения материалов и динамики систем.
