Дослідники з університетів США та Франції продемонстрували, що звукові хвилі здатні впливати на характеристики матеріалів та змінювати їхню твердість. Вони освоїли техніку переміщення мікроскопічних структур у матеріалах, які визначають, у яких ділянках вони є м'якими або жорсткими.
Про це пише видання Interesting Engineering.
Дослідження, проведене експертами з Університету Каліфорнії в Сан-Дієго, Університету Мічигану та CNRS у Франції, виявило, що певні звукові частоти здатні стабільно активізувати механічні "злами" — мікроскопічні області всередині матеріалу, які відокремлюють різні його стани.
Ці "злами" діють як межа між двома внутрішніми структурами. Хоча склад матеріалу по обидва боки однаковий, його просторове розташування відрізняється, і саме це впливає на твердість. Такі особливості визначають, де матеріал деформується, наприклад, під час згинання металу або розділення ДНК.
Дослідження управління цими структурами стало предметом інтересу для науковців вже давно, оскільки їх зміщення здатне змінювати характеристики матеріалу. Однак досягти точності в цьому питанні було досить складно, оскільки "злами" зазвичай фіксовані на своїх місцях завдяки енергетичним бар'єрам. Раніше звук міг служити механізмом для їхнього переміщення, але цей процес часто виявлявся нестабільним і непередбачуваним.
Вчені розробили модель речовини, в якій відсутні бар'єри. У цій моделі властивості залежать не від хімічного складу, а від організації внутрішньої структури. Позиція "зламу" визначає, яка частина матеріалу матиме м'які характеристики, а яка – тверді. Наприклад, якщо злам зміщується до одного із країв, один бік стає більш еластичним, а інший – більш жорстким.
Вчені описали це як своєрідний "акустичний тягач", який може пересувати ці структури і змінювати властивості матеріалу. Якщо подавати звук з одного боку, "злам" рухається у його напрямку. Короткі звукові імпульси зміщують його поступово, крок за кроком.
Для проведення експерименту вчені розробили модель, що складається з дисків і пружин, де кожен диск відображає атом. Один з дисків виконував функцію "зламу". Звукові імпульси поступово переміщали його, змінюючи розподіл еластичності та жорсткості в системі.
Дослідження показало, що звук може точно керувати внутрішньою структурою матеріалів і змінювати їхні властивості на вимогу. Це відкриває можливості для створення матеріалів, які можуть адаптуватися до різних умов.
#Франція #Університет #Модель #Мічиганський університет #Частота #Імпульс #Атом #Звук #Жорсткість #Метал #Твердість #Деформація (фізика) #Згинання #Каліфорнійський університет у Сан-Дієго #Хімічний склад #Пружина (деталь)
