Egy amerikai egyetem kutató mérnökei felfedezték, hogy a homok a felfelé is áramolhat

Ha forgatónyomatékot és egy vonzó erőt alkalmaznak az egyes homokszemekre: a homokszemek a hegynek, falnak felfelé áramlanak, és a lépcsőn fel és le. A nagyon szokatlan felfedezés széleskörű felhasználáshoz vezethetnek, az egészségügytől az anyagszállításon át a mezgazdig. A potenciális alkalmazások messzire terjedhetnek. A mikrorollereket használni lehet dolgok keverésére, anyagok elkülönítésére, vagy tárgyak mozgatására.

A nagyon szokatlan felfedezés kérdések sorát veti fel, amik széleskörű felhasználáshoz vezethetnek, az egészségügytől az anyagszállításon át a mezgazdig. Felfedezésület szeptember 20-án Nature Communications magazinban publikálták. - írja a Lehigh Egyetem honlapján.

Ha forgatónyomatékot és egy vonzó erőt alkalmaznak az egyes homokszemekre: a homokszemek a hegynek, falnak felfelé áramlanak, és a lépcsőn fel és le.
A szemcsés anyagok áramlásának egyenleteit alkalmazva a kutatók bebizonyították, hogy ezek a részecskék valóban úgy mozognak, mint egy szemcsés anyag, kivéve, hogy felfelé áramlanak. A nagyon szokatlan felfedezés kérdések sorát veti fel, amik széleskörű felhasználáshoz vezethetnek, az egészségügytől az anyagszállításon át a mezgazdig. A tanulmány vezető szerzője, Dr. Samuel Wilson-Whitford a mikrobeágyazást kutatja.

Amikor vas-oxidba burkolt polimer részecskék ampullái, a mikrorollerek (mikrorollerek: forgatónyomaték hajtotta részecskék) alatt egy mágnest forgatott, a szemcsék elkezdtek felhalmozódni.

Wilson-Whitford és kollégája, James Gilchrist tanulmányozták, hogyan reagál az anyag a mágnesre különböző feltételek mellett. Amikor a mikrorollereket úgy szórták, hogy mágnessel nem aktiválták őket, lefelé áramlottak. De amikor mágnesekkel forgatónyomatékot alkalmaztak a mikrorollerekre, az egyes részecskék forogni kezdtek és időleges párokat hoztak létre, amik gyorsan létre jöttek és szétváltak. Ez kohéziót eredményezett, ami negatív csúszó határszöget (nyugalmi surlódás szöge) hozott létre a negatív súrlódási együttható miatt. Mostanáig senki nem használta ezeket a kifejezéseket, mert nem léteztek. De, hogy megértsék hogyan áramlanak hegynek felfelé a szemcsék, kiszámolták, milyen erők okozzák, hogy felfelé haladjanak. A negatív csúszó határszög kohéziót hoz létre, ami negatív surlódási együtthatót okoz. Ezeket a szemcsés áramlási egyenleteket sosem deriválták, hogy figyelembe vegyék ezeket a dolgokat, de miután kiszámolták, az jött ki, hogy a surlódási együttható negatív.

A mágneses erő növelésével növekszik a kohézió, amit a szemcséknek nagyobb tapadást biztosít és gyorsabban mozognak. Mindezen szemcsék kollektív mozgása és az a képességük, hogy egymáshoz tapadjanak, lehetővé teszi, hogy egy halom homokszemcse együttműködjön és nem intuitív dolgokat csináljanak, például, hogy felfelé áramlanak a falon, és felmásznak a lépcsőn.

Ha forgatónyomatékot és egy vonzó erőt alkalmaznak az egyes homokszemekre: a homokszemek a hegynek, falnak felfelé áramlanak, és a lépcsőn fel és le. A nagyon szokatlan felfedezés széleskörű felhasználáshoz vezethetnek, az egészségügytől az anyagszállításon át a mezgazdig. A potenciális alkalmazások messzire terjedhetnek. A mikrorollereket használni lehet dolgok keverésére, anyagok elkülönítésére, vagy tárgyak mozgatására. Forrás: https://engineering.lehigh.edu/news

A csapat most lézer vágógéppel kis lépcsőket épít és videóra veszi, hogy az anyag az egyik oldalon feszáll, a másik oldalon leszáll. Egyetlen mikroroller nem tudná leküzdeni az egyes lépcsők magasságát, de együtt igen.
Ez dolgozat csak arra fókuszál, hogy az anyag felfelé áramlik, de a következő dolgozataikban megvizsgálják az alkalmazásokat.

A potenciális alkalmazások messzire terjedhetnek. A mikrorollereket használni lehet dolgok keverésére, anyagok elkülönítésére, vagy tárgyak mozgatására.

A jövőben a mikrorobitikában alkalmazhatók lehetnek, amiket aztán az egészségügyben lehetne felhasználni. Gilchrist nemrégiben benyújtott egy dolgozatot, ami arról szól, hogy a mikrorollereket arra is lehet használni, hogy a talajból, a porózus anyagon keresztül tápanyagokat szállítsanak.

(Forrás: Lehigh Egyetem: https://engineering.lehigh.edu/)