Increspatura dei gusci confinati. I modelli di rughe risultano quando i gusci inizialmente curvi sono confinati vicino a un piano. a, b, Simulazioni ed esperimenti di ritagli quadrati da una sella (a) e una sfera (b) mostrano domini di rughe fortemente ordinate, insieme a una risposta più disordinata nel caso sferico (diamanti centrali in b). Presentiamo una teoria a grana grossa per prevedere il tipo e la disposizione di tali domini delle rughe. c, Rughe a grana grossa. Un punto (x, p(x)) nel guscio iniziale è spostato lungo il piano di u e fuori dal piano ad un'altezza w. I campi a grana grossa ueff e weff = 0 esprimono un limite teorico in cui il guscio è infinitamente rugoso e perfettamente confinato. Credito:Fisica della natura (2022). DOI:10.1038/s41567-022-01672-2
Un team di ricercatori dell'Università dell'Illinois a Chicago, della Syracuse University e dell'Università della Pennsylvania, ha sviluppato un mezzo per mostrare come un certo pezzo di materiale si increspa dopo essere stato appiattito. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Nature Physics , il gruppo descrive gli esperimenti che hanno condotto con minuscoli pezzi di plastica.
Ricerche precedenti hanno dimostrato che è difficile comprendere le regole dell'increspatura per quasi tutti i materiali:ci sono troppe variabili coinvolte per riuscire a gestirle. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno cercato di capire come funzionano le rughe in un singolo materiale mentre si increspa in un ambiente controllabile.
Il lavoro ha seguito il lavoro svolto da Ian Tabasco, un matematico dell'Università dell'Illinois a Chicago. Ha sviluppato una teoria incentrata sui costi energetici coinvolti quando un materiale si raggrinzisce. Per testare le sue teorie, i ricercatori hanno prima creato simulazioni di risposte materiali al pungolo nei modi descritti dalle formule matematiche di Tabasco. Tuttavia, hanno scoperto che un ambiente simulato non era praticabile, quindi hanno creato uno scenario di test nel mondo reale.
Hanno posizionato pezzi di plastica sottili e piatti su una superficie di vetro curva e poi l'hanno filata, il che ha reso la plastica ancora più sottile mentre assumeva la forma del vetro curvato. Quindi, hanno posizionato i pezzi di plastica ricurvi su una superficie bagnata e hanno osservato la tensione dell'acqua costringere la plastica a raggrinzirsi. Hanno quindi utilizzato i dati delle rughe che si sono sviluppate per mettere a punto le simulazioni e hanno scoperto che farlo ripetutamente portava alla generazione di regole che descrivevano come apparivano e si comportavano le rughe.
I ricercatori hanno scoperto, ad esempio, che le rughe che si formano in file invece che sui bordi di un cerotto dipendevano dalla forma del pezzo di plastica appena prima della formazione delle rughe. Hanno anche scoperto che erano in grado di prevedere dove sarebbero apparse le rughe in un dato pezzo di plastica se avessero diviso l'area plastica in molte piccole subunità. In tali condizioni, hanno scoperto che i calcoli di Tabasco potrebbero essere utilizzati per descrivere i tipi di increspature che apparirebbero e porterebbero a rughe. + Esplora ulteriormente
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