Folyadék, ami szilárdként viselkedik
A kísérlet során két, kátrányszerű folyadékot vizsgáltak, miközben egy speciális reométerrel nyújtották őket. Azt várták, hogy a folyadék a megszokott módon elvékonyodik és elnyúlik – ám a teszt közben hirtelen elpattant, ahogyan azt csak szilárd testeknél szoktuk látni. A meglepetés erejét mutatja, hogy a kutatók több alkalommal is megismételték a kísérletet, mire elhitték, amit látnak. Magát a törés pillanatát gyorskamerával rögzítették, a szakadás pedig olyan hangos, pattogó zajjal járt, hogy a laboratóriumban dolgozók azt hitték, eltörött a gép.
Viszkozitás áll a háttérben
Elsőként egy kátrányszerű szénhidrogén-keverékkel kísérleteztek, amely 2 MPa feszültségnél, azaz nagyjából négyzetméterenként 2000 tonnányi erő terhelésnél szakadt el. Ezután egy egyszerűbb, de hasonló viszkozitású folyadékot, oligomer sztirolt is megvizsgáltak, amely ugyanolyan körülmények között tört el. Ráadásul, ha a folyadék hőmérsékletét módosították, a törés továbbra is ugyanazon a kritikus feszültségen következett be, feltéve, hogy a viszkozitás megfelelő mértékű volt. Kisebb viszkozitásnál viszont már nem sikerült széttépni, mert a gép nem tudta elég gyorsan nyújtani a mintát.
Megdől a fizika egyik tanítása
Eddig úgy hitték, hogy csak azok az anyagok törhetnek, amelyek rugalmasak, vagyis képesek tárolni a feszültséget. Az egyszerű, hétköznapi folyadékoknál – mint például a víz vagy az olaj – sosem gondolták, hogy ilyen jelenség lehetséges. Általában a törés legfeljebb akkor fordulhat elő, ha az anyag már az üvegátmeneti hőmérséklete alatt van, és inkább szilárdként viselkedik. Így a most tapasztalt, folyékony állapotban bekövetkező szakadás teljesen új kérdéseket vet fel a folyadékfizikában.
Kavitáció és új lehetőségek
A kutatók gyanúja szerint a jelenség a kavitációhoz köthető: parányi gőzbuborékok jönnek létre a folyadék belsejében, majd összeomlanak, és lökéshullámokat indítanak el. Ráadásul, amikor polimer folyadékokat vizsgáltak, azok is pontosan ugyanakkora feszültségnél törtek, mint az egyszerű folyadékok – ez arra utal, hogy a folyamat nem az anyag kémiájától függ, hanem sokkal inkább az adott viszkozitástól és a kritikus erőhatástól.
Ennek nyomán elképzelhető, hogy a folyadékokkal kapcsolatos technológiák – például a 3D-nyomtatás, a hidraulika vagy éppen az orvostudomány – előtt új lehetőségek nyílnak, mivel a meglepő törési tulajdonságok lehetővé teszik a folyadékok eddig ismeretlen módon történő szabályozását és manipulálását.
