Покрытый железом «песок» заставили течь вверх по холму в ходе нового странного эксперимента
Если вы увидели, как песчинки катятся в гору, вас можно простить за то, что вы подумали, что смотрите фильм Кристофера Нолана. Но недавно учёные выяснили, как можно заставить подобный песку материал течь обратно вверх по склонам, не перематывая время назад.
Исследователи span>из Университета Лихай в США разработали мельчайшие частицы, которые они называют микроваликами, путем покрытия микроскопических зерен полиметилметакрилатного пластика оксидом железа.
Обнаружено, что активация вращающегося магнитного поля возле наклонного холма из частиц оказывает скручивающую силу или крутящий момент на каждый отдельный микроллер. Благодаря колеблющемуся притяжению между зернами «песок» поднимался по склонам и даже преодолевал препятствия, преодолевая силу тяжести.
«Использовав уравнения, описывающие поток сыпучих материалов, мы смогли убедительно показывают, что эти частицы действительно двигались как зернистый материал, за исключением того, что они двигались вверх», — говорит инженер-химик и биомолекулярист Джеймс Гилкрист.
Это действие настолько неожиданно, что исследователям пришлось придумать новые термины. чтобы описать это. Поток вверх в гору называется отрицательным углом естественного откоса, который вызван отрицательным коэффициентом трения, который фактически ускоряет движение, а не замедляет его, как это обычно бывает.
Поскольку магнитный крутящий момент примененные к этим микророликам, они вращаются вокруг своих осей, заставляя частицы временно собираться вместе и действовать в унисон. Такое перекатывание и последующее сцепление позволяет зернам подниматься вверх по склону.
Более сильное магнитное поле означает большее сцепление, сообщают исследователи, поэтому зерна приобретают большее сцепление и движутся быстрее. Коллективные эффекты невозможны, если зерна просто действуют независимо.
Исследования еще только начинаются, но у них есть много потенциальных применений: подумайте о том, что ученые могут контролировать то, как вещества смешиваются или разделяются. Этот подход можно использовать и в микроробототехнике, возможно, в доставке лекарств.
Это все еще впереди, но у команды есть некоторые твердые идеи о том, чем заняться дальше в рамках своего открытия – и работать над созданием крошечной лестницы для эти странным образом перемещающиеся зерна, позволяющие им карабкаться, уже начались.
«В этой первой статье основное внимание уделяется только тому, как материал течет вверх, но в наших следующих нескольких статьях будут рассмотрены области применения, и часть этого исследования — ответы на вопросы вопрос, смогут ли эти микрокатки преодолевать препятствия?» — говорит Гилкрист. «И ответ — да».
«Мы изучаем эти частицы до смерти, экспериментируя с разными скоростями вращения и разной величиной магнитной силы, чтобы лучше понять их коллективное движение».
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
