Come fa il dentifricio a rimanere nel suo tubetto e a non fuoriuscire quando togliamo il tappo? Cosa fa sì che un terreno apparentemente solido si liberi improvvisamente in una frana? Per anni i ricercatori hanno eluso i ricercatori per definire esattamente come i materiali morbidi scorrono e si afferrano, ma un nuovo studio spiega questo movimento complesso usando esperimenti relativamente semplici. La capacità di definire e alla fine prevedere il flusso di materiale morbido andrà a beneficio delle persone che si occupano di tutto, dal formaggio spalmabile alle valanghe.

Lo studio, che è stato eseguito presso l'Università dell'Illinois, Urbana-Champaign, è pubblicato in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

"Stiamo scoprendo che il flusso di materiale morbido è più una transizione graduale piuttosto che il brusco cambiamento suggerito dai modelli attuali, ", ha affermato il professore di ingegneria chimica e biomolecolare Simon Rogers, che ha guidato lo studio ed è un affiliato del Beckman Institute for Advanced Science and Technology presso l'U. of I.

Il team ha sviluppato un nuovo protocollo di test che consente ai ricercatori di misurare separatamente i comportamenti solidi e liquidi di questi materiali, cosa mai fatta prima. disse Gavin Donley, uno studente laureato e autore principale dello studio.

Nel laboratorio, il team ha sottoposto una varietà di diversi materiali morbidi:un microgel polimerico, gomma xantana, un materiale simile al vetro e una soluzione polimerica riempita, per tagliare lo stress e misurare le singole risposte di deformazione di tipo solido e liquido utilizzando un dispositivo chiamato reometro.

"I nostri esperimenti ci mostrano una visione molto più dettagliata e sfumata del flusso di materiale morbido, " ha detto Donley. "Vediamo una transizione continua tra gli stati solido e liquido, il che ci dice che i modelli tradizionali che descrivono un brusco cambiamento nel comportamento sono eccessivamente semplificati. Anziché, vediamo due comportamenti distinti che riflettono la dissipazione di energia tramite meccanismi solidi e fluidi".

L'obiettivo immediato del team è trasformare questa osservazione sperimentale in un modello teorico che predice il movimento del materiale morbido, ha detto Rogers.

"I modelli esistenti sono insufficienti per descrivere i fenomeni che abbiamo osservato, " ha detto. "I nostri nuovi esperimenti richiedono più tempo, ma ci danno una notevole chiarezza e comprensione del processo. Questo ci consentirà di portare avanti la ricerca sui materiali morbidi in una direzione leggermente diversa rispetto a prima. Potrebbe aiutare a prevedere i comportamenti di nuovi materiali, Certo, ma anche aiutare con le sfide di ingegneria civile come le colate di fango, rotture di dighe e valanghe".