פיזיקאים גילו שנוזלים יכולים "להתפרק" כמו מוצקים

נוזלים, שאנו רגילים לחשוב עליהם כעל נוזלים ואינם מסוגלים "להתפוצץ", יכולים בתנאים מסוימים להתנהג כמו מוצקים וממש להתפוצץ. מדענים אמריקאים הגיעו למסקנה זו. העבודה פורסמה בכתב העת Physical Review Letters (PRL).

המחקר נערך על ידי מומחים מאוניברסיטת דרקסל יחד עם שותפים תעשייתיים. בתחילה הם חקרו כיצד נוזלים צמיגים מגיבים כאשר הם נמתחים, אך במהלך הניסוי הם נתקלו בהשפעה בלתי צפויה: הדגימה התפוצצה לפתע בהצמדה חזקה.

כפי שמסבירים מחברי העבודה, הנוזל מונח בין שתי צלחות ונמתח בהדרגה, ומתעד את התהליך במצלמה במהירות גבוהה. בשלב מסוים, מתח קריטי מצטבר בתוך החומר, שלאחריו מתרחש שבר חזק – בדומה לאופן שבו חומרים מוצקים נסדקים.

© אוניברסיטת דרקסל

בתחילה, מדענים ייחסו את הבעיה לציוד לא תקין, אך ניסויים חוזרים ונשנים אישרו את התוצאות. השפעה זו נצפית בנוזלים צמיגים רבים ושונים, כולל תערובות של פחמימנים ואוליגומרים סטירן.

לטענת החוקרים, את התפקיד החשוב ממלאת תופעת ההקצפה – היווצרות חללים מיקרוסקופיים בתוך הנוזל. כאשר הלחץ הקריטי מגיע, חללים כאלה יתרחבו במהירות, מה שיוביל לכשל מבני. מהירות התפשטות הסדקים מגיעה ל-500-1500 מטר לשנייה.

מחברי העבודה מדגישים שאנו מדברים לא רק על חומרים צמיגים ספציפיים. תיאורטית, התנהגות דומה עלולה להתרחש עבור נוזלים מוכרים יותר, כולל מים ושמן, אם נוצרו התנאים הנכונים.

גילוי זה חשוב לפיזיקה בסיסית ולתחומים יישומיים. זה יכול להשפיע על פיתוח טכנולוגיות הקשורות להדפסת תלת מימד, עיבוד פולימרים ורובוטיקה רכה, כמו גם על ההבנה של תהליכים במערכות ביולוגיות שבהן נוזלים נתונים ללחץ מכני.

החוקרים מציינים כי כעת עומדת בפניהם משימה חדשה – לחקור בפירוט את המנגנון של תופעה זו ולקבוע את שכיחותה בטבע ובטכנולוגיה.