Πώς τα σωματίδια πακέτο σε περιορισμένο χώρο
Η δομή μιας συσκευασίας σωματιδίων μπορεί να χαρακτηριστεί από το πορώδες και τον αριθμό συντονισμού. Το πορώδες είναι το κλάσμα του συνολικού όγκου που δεν καταλαμβάνεται από σωματίδια. Ο αριθμός συντονισμού είναι ο μέσος αριθμός σωματιδίων που έρχονται σε επαφή με ένα δεδομένο σωματίδιο.
Η συσκευασία των σωματιδίων σε έναν περιορισμένο χώρο επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες, συμπεριλαμβανομένου του σχήματος των σωματιδίων, του μεγέθους των σωματιδίων και της ποσότητας του περιορισμού.
Για τα σφαιρικά σωματίδια, η πιο πυκνή συσκευασία είναι η δομή της κυβικής (FCC) με επίκεντρο το πρόσωπο. Στη δομή FCC, κάθε σωματίδιο έρχεται σε επαφή με 12 άλλα σωματίδια.
Για μη σφαιρικά σωματίδια, η πιο πυκνή συσκευασία δεν είναι συχνά γνωστή. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένες μεθόδους που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εκτίμηση της πιο πυκνότητας συσκευασίας.
Μία μέθοδος για την εκτίμηση της πιο πυκνότητας συσκευασίας είναι η μέθοδος τυχαίας στενής συσκευασίας (RCP). Η μέθοδος RCP περιλαμβάνει τη δημιουργία μεγάλου αριθμού τυχαίων διαμορφώσεων σωματιδίων και στη συνέχεια την επιλογή της διαμόρφωσης με το χαμηλότερο πορώδες.
Μια άλλη μέθοδος για την εκτίμηση της πιο πυκνότητας συσκευασίας είναι η μέθοδος Monte Carlo. Η μέθοδος Monte Carlo περιλαμβάνει την προσομοίωση της συσκευασίας των σωματιδίων με τυχαία κινούμενα σωματίδια και στη συνέχεια την αποδοχή ή την απόρριψη κινήσεων με βάση την ενέργεια του συστήματος.
Η συσκευασία των σωματιδίων σε έναν περιορισμένο χώρο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον σχεδιασμό υλικών με συγκεκριμένες ιδιότητες. Για παράδειγμα, τα υλικά με υψηλό πορώδες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως φίλτρα, ενώ τα υλικά με υψηλό αριθμό συντονισμού μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ισχυρά υλικά.
Η συσκευασία των σωματιδίων σε έναν περιορισμένο χώρο είναι ένα πολύπλοκο πρόβλημα που εξακολουθεί να μην είναι πλήρως κατανοητό. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένες μεθόδους που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εκτίμηση της πιο πυκνότητας συσκευασίας και για το σχεδιασμό υλικών με συγκεκριμένες ιδιότητες.
