As paredes de um forte de areia desabam para grave, assim porquê a areia de uma ampulheta, que escorrega lentamente até sua secção subordinado. Mas pesquisadores da Universidade Lehigh, nos Estados Unidos, desenvolveram um material granular que faz o oposto: flui colina supra e sobe escadas e paredes.
A invenção da equipe foi publicada na última quarta-feira (20) na revista Nature Communications. O estudo partiu de uma pesquisa em microencapsulação, que estava sendo conduzida pelo principal responsável do novo invento, Samuel Wilson-Whitford, pesquisador que concluiu pós-doutorado no Laboratório de Mistura e Auto-Organização de Partículas da Universidade Lehigh.
Wilson-Whitford capturou o movimento da areia subindo inteiramente por contingência. Quando ele girou um ímã sob um frasco de partículas de polímero revestidas com óxido de ferro, chamadas microrolos, os grãos começaram a se amontoar morro supra.
O pesquisador e seu colega James Gilchrist começaram a estudar porquê esses grãos reagiam ao ímã sob diferentes condições. Quando despejaram os microrrolos sem ativá-los com o ímã, eles fluíram ladeira aquém. Mas, com o campo magnético, as coisas mudaram.
“Depois de usar equações que descrevem o fluxo de materiais granulares, fomos capazes de mostrar conclusivamente que essas partículas estavam de vestuário se movendo porquê um material granular, exceto que fluíam morro supra”, disse Gilchrist, em transmitido.
O que a equipe fez em seguida foi mudar as equações de fluxo granular. O ângulo de repouso e de descida mais acentuado que pode ser criado no material, por exemplo, tinha que ser negativo, assim porquê o coeficiente de atrito.
O coautor da pesquisa explica que o resultado foi uma “coesão que gera um ângulo de repouso negativo devido a um coeficiente de atrito negativo”. O vídeo aquém mostra os grãos fluindo para cima:
“Para compreender porquê estes grãos fluem colina supra, calculamos quais são as tensões que os fazem se movimentar naquela direção”, disse Gilchrist.“Se você tem um ângulo de repouso negativo, portanto deve ter um coeficiente de atrito negativo. Essas equações de fluxo granular nunca foram derivadas para considerar essas coisas.”
Os autores da pesquisa dizem que a invenção poderá servir para uma vasta gama de aplicações, desde cuidados de saúde até transporte de materiais e cultivação. Agora, os cientistas estão usando um cortador a laser para erigir pequenas escadas e gravando vídeos do material subindo por um lado e descendo pelo outro.
Um único microrrolo não conseguiria superar a fundura de cada degrau, diz Gilchrist. Mas trabalhando juntos, eles podem. “Nascente primeiro item se concentra somente em porquê o material flui morro supra, mas nossos próximos artigos analisarão as aplicações, e secção dessa exploração é responder à pergunta: esses microrrolos podem escalar obstáculos? E a resposta é sim”, garante o pesquisador.
Os microrrolos podem ser usados para misturar coisas, segregar materiais ou movimentar objetos. Gilchrist apresentou recentemente um item explorando seu uso no solo porquê meio de fornecer nutrientes através de um material poroso.
“Estamos estudando essas partículas até o término, experimentando diferentes taxas de rotação e diferentes quantidades de força magnética para entender melhor seu movimento coletivo”, diz ele. “Basicamente, conheço os títulos dos próximos 14 artigos que publicaremos”.
Essa invenção tem o potencial de revolucionar uma ampla gama de aplicações, desde cuidados de saúde até transporte de materiais e cultivação. Imagine a possibilidade de usar essa areia para fabricar sistemas de transporte de cargas eficientes ou até mesmo para fornecer nutrientes através de um material poroso no solo. As possibilidades são realmente fascinantes!
Os pesquisadores agora estão se dedicando a explorar o potencial desses microrolos em superar obstáculos. Através de diferentes taxas de rotação e força magnética, eles estão investigando o movimento coletivo dessas partículas para oferecer soluções ainda mais inovadoras.
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