Fysik af komplekse væsker:Ringpolymerer viser uventede bevægelsesmønstre under forskydning

I en nylig undersøgelse gjorde fysikere ved University of Cambridge en spændende opdagelse om bevægelsen af ​​ringpolymerer under forskydning. De fandt ud af, at disse polymerer udviser uventede og komplekse bevægelsesmønstre, udfordrer traditionelle teorier og åbner nye veje for forskning.

Ringpolymerer er en type polymer, hvor kæden af ​​monomerer danner en lukket sløjfe, der ligner en ring eller en cirkel. De adskiller sig fra lineære polymerer, som har en kæde med to frie ender. Det er vigtigt at forstå ringpolymerers opførsel inden for forskellige områder, herunder lægemiddelleveringssystemer, produkter til personlig pleje og fødevaretilsætningsstoffer.

Når en væske udsættes for forskydningsspænding, såsom når et lag af væske bevæger sig parallelt med et andet med en anden hastighed, flugter polymerkæder sædvanligvis med strømmen. Denne adfærd er kendt som kædestrækning og er velbeskrevet af eksisterende teorier. Imidlertid fandt Cambridge-forskerne ud af, at ringpolymerer under forskydning viser mere indviklede bevægelsesmønstre.

Ved hjælp af en kombination af simuleringer og eksperimenter observerede forskerne, at ringpolymerer undergår dynamiske ændringer i deres form og orientering under forskydning. De fandt ud af, at ringene kan vende mellem forskellige konformationer, såsom udfladning, vridning og tumbling, hvilket fører til komplekse baner.

Undersøgelsen afslørede, at de uventede bevægelsesmønstre af ringpolymerer opstår på grund af deres unikke topologi. Ringenes lukkede sløjfestruktur giver mulighed for mere komplekse deformationer og interaktioner sammenlignet med lineære polymerer, hvilket resulterer i den observerede vendeadfærd.

Desuden fandt forskerne ud af, at dynamikken af ​​ringpolymerer under forskydning afhænger af forskellige faktorer såsom ringenes størrelse, koncentrationen af ​​polymeropløsningen og forskydningshastigheden. Denne kompleksitet åbner op for nye muligheder for at kontrollere adfærden og egenskaberne af komplekse væsker ved at manipulere disse parametre.

Opdagelsen af ​​disse ukonventionelle bevægelsesmønstre i ringpolymerer under forskydning udvider vores forståelse af komplekse væskers fysik og har potentielle implikationer inden for områder som rheologi, polymervidenskab og materialedesign. Det fremhæver behovet for yderligere forskning for at afdække disse systemers indviklede adfærd og låse op for deres potentielle anvendelser.

Som konklusion kaster undersøgelsen udført af fysikere ved University of Cambridge lys over de uventede og komplekse bevægelsesmønstre af ringpolymerer under forskydning. Denne banebrydende opdagelse udfordrer traditionelle teorier og åbner nye veje for forskning og tilbyder indsigt, der kan føre til fremskridt inden for forskellige videnskabelige og industrielle domæner.