Φυσική σύνθετων υγρών:Τα πολυμερή δακτυλίου παρουσιάζουν απροσδόκητα πρότυπα κίνησης υπό διάτμηση
Τα πολυμερή δακτυλίου είναι ένας τύπος πολυμερούς όπου η αλυσίδα μονομερών σχηματίζει έναν κλειστό βρόχο, που μοιάζει με δακτύλιο ή κύκλο. Διαφέρουν από τα γραμμικά πολυμερή, τα οποία έχουν μια αλυσίδα με δύο ελεύθερα άκρα. Η κατανόηση της συμπεριφοράς των πολυμερών δακτυλίων είναι σημαντική σε διάφορους τομείς, συμπεριλαμβανομένων συστημάτων χορήγησης φαρμάκων, προϊόντων προσωπικής φροντίδας και πρόσθετων τροφίμων.
Όταν ένα υγρό υποβάλλεται σε διατμητική τάση, όπως όταν ένα στρώμα υγρού μετακινείται παράλληλα με ένα άλλο με διαφορετική ταχύτητα, οι αλυσίδες πολυμερών ευθυγραμμίζονται συνήθως με τη ροή. Αυτή η συμπεριφορά είναι γνωστή ως τέντωμα της αλυσίδας και περιγράφεται καλά από υπάρχουσες θεωρίες. Ωστόσο, οι ερευνητές του Cambridge διαπίστωσαν ότι τα πολυμερή δακτυλίου κάτω από διάτμηση εμφανίζουν πιο περίπλοκα πρότυπα κίνησης.
Χρησιμοποιώντας ένα συνδυασμό προσομοιώσεων και πειραμάτων, οι ερευνητές παρατήρησαν ότι τα πολυμερή δακτυλίου υφίστανται δυναμικές αλλαγές στο σχήμα και τον προσανατολισμό τους υπό διάτμηση. Διαπίστωσαν ότι οι δακτύλιοι μπορούν να γυρίσουν ανάμεσα σε διαφορετικές διαμορφώσεις, όπως η ισοπέδωση, η συστροφή και η ανατροπή, οδηγώντας σε πολύπλοκες τροχιές.
Η μελέτη αποκάλυψε ότι τα απροσδόκητα πρότυπα κίνησης των δακτυλιοειδών πολυμερών προκύπτουν λόγω της μοναδικής τοπολογίας τους. Η δομή του κλειστού βρόχου των δακτυλίων επιτρέπει πιο σύνθετες παραμορφώσεις και αλληλεπιδράσεις σε σύγκριση με τα γραμμικά πολυμερή, με αποτέλεσμα την παρατηρούμενη συμπεριφορά αναστροφής.
Επιπλέον, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η δυναμική των πολυμερών δακτυλίων κάτω από διάτμηση εξαρτάται από διάφορους παράγοντες όπως το μέγεθος των δακτυλίων, η συγκέντρωση του διαλύματος πολυμερούς και ο ρυθμός διάτμησης. Αυτή η πολυπλοκότητα ανοίγει νέες δυνατότητες για τον έλεγχο της συμπεριφοράς και των ιδιοτήτων σύνθετων υγρών με το χειρισμό αυτών των παραμέτρων.
Η ανακάλυψη αυτών των μη συμβατικών μοτίβων κίνησης σε πολυμερή δακτυλίου υπό διάτμηση επεκτείνει την κατανόησή μας για τη φυσική των σύνθετων υγρών και έχει πιθανές επιπτώσεις σε τομείς όπως η ρεολογία, η πολυμερή επιστήμη και ο σχεδιασμός των υλικών. Υπογραμμίζει την ανάγκη για περαιτέρω έρευνα να ξεδιπλώσει την περίπλοκη συμπεριφορά αυτών των συστημάτων και να ξεκλειδώσει τις πιθανές εφαρμογές τους.
Συμπερασματικά, η μελέτη που διεξήχθη από φυσικούς στο Πανεπιστήμιο του Cambridge υπόσχεται ελαφρά στα απροσδόκητα και σύνθετα πρότυπα κίνησης των δακτυλιοειδών πολυμερών υπό διάτμηση. Αυτή η πρωτοποριακή διαπίστωση προκλήσεις παραδοσιακές θεωρίες και ανοίγει νέες οδούς για έρευνα, προσφέροντας ιδέες που θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε εξελίξεις σε διάφορους επιστημονικούς και βιομηχανικούς τομείς.
