Вот Джозеф Паулсен, доцент кафедры физики Колледжа искусств и наук Сиракузского университета, который является соавтором нового отчета в журнале Nature Materials. Он говорит, что механика очень похожа.Полсен занимается физикой мягкого конденсированного состояния или «изучением мягких вещей», — объясняет он. В этой области исследований основное внимание уделяется веществам, которые можно легко согнуть или деформировать, например жидкостям, пенам и гелям.
В этом случае Полсен и его коллеги исследовали, как очень тонкие эластичные листы оборачивают капли воды.Обертывание капель может пригодиться при работе с опасными или хрупкими жидкостями. Использование тонких листов для покрытия капель вместо обычных веществ, таких как молекулы поверхностно-активного вещества в мыле, дает уникальные преимущества, включая создание более прочного барьера.Полсен обернул капли воды эластичными пластинами, которые в 1000 раз тоньше человеческого волоса, чтобы понять механизмы сдерживания, когда обертка почти не сопротивляется изгибу.
Команда ожидала найти на листах капли сферической формы, похожие на крошечную каплю росы. «Что было удивительно, так это то, что завернутые капли выглядят как уличная еда — как кальцоне или эмпанада», — говорит Полсен.Капля жидкости, завернутая в ультратонкий эластичный лист, напоминает эмпанаду длиной 3 миллиметра.Чтобы выяснить, почему обернутые капли не имеют сферической формы, Полсен объединился с Винсентом Демери, физиком-теоретиком, когда они оба работали с докторской степенью в Массачусетском университете в Амхерсте, работая с физиком-экспериментатором Нараянаном Меноном, физиками-теоретиками Бенджамином Давидовичем и Кристиан Сантанджело и ученый-полимер Томас Рассел. Математически моделируя формы обернутых капель, исследователи обнаружили, что характерная форма полумесяца возникла по довольно простому принципу. «Многоугольные формы более эффективно закрывают каплю, а это означает, что меньшая площадь капли остается открытой для внешней жидкости», — пояснил Демери.
Команда также обнаружила, что иногда самый простой ответ оказывается наиболее информативным — по крайней мере, когда дело доходит до предсказания обернутых форм. Обертывание каждой капли создает свой собственный узор из складок, складок и складок, когда лист сжимается вокруг жидкости. Исследователи обнаружили, что эти сложности можно игнорировать при прогнозировании окончательной конформации. Все, что имело значение, — это определение наиболее эффективной трехмерной формы.
Полсен экспериментально исследовал обертывание, разработав хитроумные методики, позволяющие положить тонкий эластичный лист на каплю воды, погруженную в масло, «что-то вроде полярной шапки», — говорит Полсен. Когда жидкость из капли медленно высасывалась через небольшую соломинку, тонкий лист рухнул вокруг капли.
По словам Полсена, публикация в журнале Nature Materials — это захватывающая награда за упорный труд команды. «Это журнал, который пользуется большой популярностью и позволит многим людям увидеть эту работу и развить этот тип исследований».