Физики увидели образование песчаных капель

Американские ученые установили, что сухой песок часто ведет себя как жидкость. В частности, им удалось увидеть образование настоящих капель, аналогичных тем, которые появляются в жидкости с небольшим поверхностным натяжением. Об этом сообщается в пресс-релизе Национального научного фонда, который финансировал исследование.

В рамках работы изучались тонкие потоки сыпучего материала в свободном падении. В качестве материала выступал песок или мелкие стеклянные шарики диаметром около 100 микрометров. Вместе с падающим потоком двигалась специальная камера, которая способна снимать видео с большим количеством кадров в секунду. Данная установка была разработана специально для исследования и обошлась создателям в 80 тысяч долларов. Видео процесса доступно здесь.

В результате исследователи установили, что поток гранул можно рассматривать как жидкость с очень малым поверхностным натяжением (примерно в 100 тысяч раз меньше, чем у обычных жидкостей). Кроме этого, ученые сравнили полученные данные с результатами измерений сил взаимодействия между частицами, выполненными при помощи атомно-силового микроскопа.

Им удалось установить, что эти силы, роль которых в предыдущих исследованиях считалась незначительной, очень важны. Небольшие изменения в характере взаимодействия частиц приводили к существенным изменениям в формировании капель. В настоящее время, однако, установить суть взаимосвязи ученые не смогли.

Новые результаты могут найти широкое применение в промышленности, где транспортировка и применение сыпучих материалов представляют значительные трудности. Например, результаты работы могут позволить контролировать количество гранул лекарства, которое засыпается в капсулы. В настоящее время во многих отраслях почти 60 процентов потерь и отходов связаны с принципиальным неумением людей работать с сыпучими материалами из-за отсутствия подходящей теоретической базы.