Sonsuz Ark/ Evrensel Çerçeveye Yolculuk
"Araştırmacılar, bir damlacık tarafından uygulanan kuvvetin, damlacığın merkezinde yoğunlaşmak yerine, aslında çarpmayla birlikte yayıldığını ve damlacık yayılma hızının kısa sürelerde ses hızını aşarak yüzey boyunca bir şok dalgası ürettiğini tespit ettiler. Her damlacık küçük bir bomba gibi davranıyor, çarpma enerjisini patlayıcı bir şekilde serbest bırakıyor ve zamanla yüzeyleri aşındırmak için gerekli gücü veriyor."
Scientists Solve Mystery: How Soft Liquid Droplets Erode Hard Surfaces
Minnesota Üniversitesi araştırması, daha iyi, daha erozyona dayanıklı malzemelere yol açabilir.
Minnesota Üniversitesi İkiz Şehirler araştırmacıları tarafından yürütülen türünün ilk örneği olan bir araştırma, sıvı damlacıkların neden sert yüzeyleri aşındırabildiğini ortaya koyuyor. Keşif, mühendislerin daha iyi, daha erozyona dayanıklı malzemeler tasarlamasına yardımcı olabilir.
Damlacık Etkileri Karşılaştırması
University of Minnesota Twin Cities araştırmacıları tarafından yürütülen yeni bir araştırma, sıvı damlacıkların neden sert yüzeyleri aşındırma yeteneğine sahip olduğunu gösteriyor; bu, mühendislerin daha erozyona dayanıklı malzemeler tasarlamasına yardımcı olabilecek bir keşif. Yukarıdaki görüntü, sert, alçı (sağ) bir yüzeye karşı granüler, kumlu bir yüzey (solda) üzerinde damlacıkların yapabileceği darbeyi göstermektedir. Kaynak: Cheng Araştırma Grubu, Minnesota Üniversitesi
Yeni geliştirilen bir teknik kullanarak, araştırmacılar, sıvı damlacıklarının yüzeyler üzerindeki etkisinin ürettiği kesme gerilimi ve basınç gibi gizli miktarları ölçebildiler; bu, şimdiye kadar yalnızca görsel olarak incelenmiş bir olgudur.
Makale, Nature Research tarafından yayınlanan hakemli, açık erişimli, bilimsel bir dergi olan Nature Communications'da yayınlanmaktadır.
Araştırmacılar, yağmur damlalarının yere çarpma biçiminden COVID-19 gibi patojenlerin aerosollerde bulaşmasına kadar damlacıkların etkisini yıllardır inceliyorlar. Yavaş damlayan su damlacıklarının zamanla yüzeyleri aşındırabileceği yaygın bir bilgidir. Fakat görünüşte yumuşak ve akışkan olan bir şey neden sert yüzeyler üzerinde bu kadar büyük bir etki oluşturabilir?
Makalenin kıdemli yazarı ve Minnesota Üniversitesi Kimya Mühendisliği ve Malzeme Bilimi Bölümü'nde doçent olan Xiang Cheng, "Doğu ve batı kültürlerinde 'Damlayan su taşı oyar' şeklinde benzer sözler var" diyor. “Bu tür sözler ahlaki bir ders vermeyi amaçlıyor: 'İnatçı olun. Zayıf olsanız bile, sürekli bir şeyler yapmaya devam ettiğinizde bir etki oluşturacaksınız.' Ancak, damlacıkların kaya gibi sert bir şeye çarpması gibi çok yumuşak bir şeye sahip olduğunuzda, 'Düşüşün etkisi neden herhangi bir hasara neden oluyor?' diye merak etmekten kendinizi alamazsınız. Bu soru, araştırmamızı motive eden şeydi.”
Geçmişte, damlacık etkisi yalnızca yüksek hızlı kameralar kullanılarak görsel olarak analiz edildi. Minnesota Üniversitesi araştırmacılarının yüksek hızlı stres mikroskobu adı verilen yeni tekniği, sıvı damlalarının yüzeylere çarptığında etkisi altındaki kuvveti, stresi ve basıncı doğrudan ölçerek bu fenomeni incelemek için daha nicel bir yol sağlıyor.
Araştırmacılar, bir damlacık tarafından uygulanan kuvvetin, damlacığın merkezinde yoğunlaşmak yerine, aslında çarpmayla birlikte yayıldığını ve damlacık yayılma hızının kısa sürelerde ses hızını aşarak yüzey boyunca bir şok dalgası ürettiğini tespit ettiler. Her damlacık küçük bir bomba gibi davranıyor, çarpma enerjisini patlayıcı bir şekilde serbest bırakıyor ve zamanla yüzeyleri aşındırmak için gerekli gücü veriyor.
Bu araştırma, damlacık etkisini incelemek için yeni bir yol açmanın yanı sıra, mühendislerin dış mekan öğelerini havalandırması gereken uygulamalar için daha erozyona dayanıklı yüzeyler tasarlamasına yardımcı olabilir. Cheng ve Minnesota Twin Cities Üniversitesi'ndeki laboratuvarı, farklı dokuların ve malzemelerin sıvı damlacıkların ürettiği kuvvet miktarını nasıl değiştirdiğini incelemek için bu araştırmayı genişletmeyi planlıyor.
Cheng, "Örneğin, bir binanın yüzeyini boyarız veya yüzeyleri korumak için rüzgar türbini kanatlarıyla kaplarız" diyor. “Ancak zamanla yağmur damlaları çarpma yoluyla hasara neden olabilir. Dolayısıyla, bu makaleden sonraki araştırmamız, damlacıkların kesme gerilimi miktarını azaltıp azaltamayacağımızı görmemize ve bu da stresi azaltabilecek özel yüzeyler tasarlamamıza olanak sağlayacak.”
University of Minnesota, 31 Mart 2022, SciTechDaily
Mustafa Tamer, 22.06.2022, Sonsuz Ark, Çeviri, Bilim ve Teknoloji, Aklın Merdivenleri
Referans: Ting-Pi Sun, Franco Álvarez-Novoa, Klebbert Andrade, Pablo Gutiérrez, Leonardo Gordillo ve Xiang Cheng, 31 Mart 2022, Nature Communications .DOI: 10.1038/s41467-022-29345-x
Araştırma ekibinde Cheng'e ek olarak, Minnesota Üniversitesi kimya mühendisliği Ph.D. öğrenci Ting-Pi Sun, Santiago Üniversitesi, Şili Yardımcı Doçent Leonardo Gordillo ve lisans öğrencileri Franco Álvarez-Novoa ve Klebbert Andrade ve O'Higgins Üniversitesi, Şili Yardımcı Doçent Pablo Gutiérrez.
Araştırma Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edildi.
- Sonsuz Ark'ta yayınlanan yazılardan yazarları sorumludur.
- Sonsuz Ark linki verilerek kısmen alıntı yapılabilir.
- Sonsuz Ark yayınları Sonsuz Ark manifestosuna aykırı yayın yapan sitelerde yayınlanamaz.
- Sonsuz Ark Yayınlarının Kullanımına İlişkin Önemli Duyuru için lütfen tıklayınız.