Инженеры обнаружили, что мягкие материалы, такие как гели, лосьоны и кремы, обладают своеобразной «механической памятью» о процессе их изготовления. Даже после того, как вещество, казалось бы, застыло и стало однородным, в нем могут сохраняться остаточные напряжения, возникшие в процессе смешивания. Со временем эти скрытые силы могут привести к тому, что материал начнет возвращаться в свое исходное, несмешанное состояние, что, например, объясняет, почему лосьон для рук может расслаиваться и становиться более жидким.
Новое исследование, проведенное инженером Массачусетского технологического института (MIT), предлагает простой способ измерения степени этих остаточных напряжений. Как пишет MIT News, результаты показали, что привычные нам продукты, такие как гель для волос или крем для бритья, сохраняют механическую память и внутренние напряжения гораздо дольше, чем предполагали производители. Это открытие может помочь создавать более качественные и долговечные товары.
В ходе экспериментов исследователь Кристал Оуэнс использовала стандартный лабораторный прибор — реометр, чтобы протестировать свойства обычных мягких материалов. Она помещала образец между двумя пластинами прибора, смешивала его вращением, а затем оставляла на длительное время, измеряя силу, необходимую для удержания материала в неподвижном состоянии. Оказалось, что даже спустя несколько дней гель «помнит» направление, в котором его смешивали, и сохраняет внутреннее напряжение, которое при высвобождении заставляет его смещаться в противоположную сторону.
Понимание и измерение этих скрытых напряжений в процессе производства может помочь инженерам разрабатывать более совершенные продукты, которые дольше сохраняют свои свойства и ведут себя предсказуемо. Помимо протокола измерений, был разработан метод, позволяющий оценить, как материал будет изменяться с течением времени. Одним из перспективных направлений применения этих знаний является производство асфальта. Снижение остаточных напряжений при смешивании асфальтовой смеси может привести к созданию более долговечных и устойчивых к растрескиванию дорожных покрытий.