Жидкости, которые мы привыкли считать текучими и неспособными «ломаться», при определенных условиях могут вести себя как твердые тела и буквально разрываться. К такому выводу пришли американские ученые. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters (PRL).
Исследование провели специалисты из Университета Дрекселя совместно с промышленными партнерами. Изначально они изучали, как вязкие жидкости реагируют на растяжение, но в ходе эксперимента столкнулись с неожиданным эффектом: образец внезапно разорвался с громким щелчком.
Как объясняют авторы работы, жидкость помещали между двумя пластинами и постепенно растягивали, фиксируя процесс на высокоскоростную камеру. В какой-то момент внутри вещества накапливалось критическое напряжение, после чего происходил резкий разрыв — аналогично тому, как трескается твердый материал.
Сначала ученые предположили, что дело в неисправности оборудования, однако повторные опыты подтвердили результат. Эффект наблюдался в разных вязких жидкостях, в том числе в углеводородных смесях и стирольных олигомерах.
По словам исследователей, ключевую роль играет явление кавитация — образование микроскопических полостей внутри жидкости. При достижении критического напряжения такие полости быстро расширяются, что и приводит к разрушению структуры. Скорость распространения разрыва при этом достигает 500–1500 метров в секунду.
Авторы работы подчеркивают, что речь может идти не только о специфических вязких веществах. Теоретически подобное поведение возможно и для более привычных жидкостей, включая воду и масла, если создать соответствующие условия.
Открытие важно для фундаментальной физики и прикладных областей. Оно может повлиять на развитие технологий, связанных с 3D-печатью, переработкой полимеров и мягкой робототехникой, а также на понимание процессов в биологических системах, где жидкости испытывают механические нагрузки.
Исследователи отмечают, что теперь перед ними стоит новая задача — детально изучить механизм этого явления и определить, насколько широко оно распространено в природе и технике.
Ранее ученые раскрыли механизм «протонной магистрали» в живых системах.
