Sprickor i ökengolvet verkar slumpmässigt för det otränade ögat, till och med så vackert, men matematiken som styr mönstren för torkad lera visar sig vara förutsägbar – och användbar för att utforma avancerade material.

I ett par nya studier från Princeton University, forskare fann att i en stor klass av vanliga material, inklusive lera och mänsklig hud, enskilda korn av materialet krymper när de torkar. Mängden och hastigheten på krympbarhet varierar med materialets fysiska egenskaper. Genom att utnyttja denna tidigare okända egenskap, forskarna kan förutsäga, och till och med omvänd, spricker med tiden.

"Användningen av material som spontant läker sig själva, genom att utnyttja krympbarheten, är något jag är väldigt exalterad över, sa Sujit Datta, biträdande professor i kemisk och biologisk teknik vid Princeton University och huvudförfattare på studierna.

I den första tidningen ( Mjuk materia , DOI:10.1039/C9SM00731H), genom att balansera förhållandena just så, forskarna finjusterade ett krympbart granulärt material så att det omväxlande spricker isär i exakta kluster, sprack inte alls, eller började spricka men stängde igen.

Den andra tidningen, termin 10 oktober Fysiska granskningsbrev , beskriver den allmänna fysiken som styr krympbarheten – det vill säga, hur varje korn förändras individuellt när det interagerar med ballasten, och hur denna egenskap påverkar storleken på kluster kvar efter att ett granulärt material spricker. Nästan ett sekels arbete på detta område hade antagit att alla korn behåller sin storlek, misslyckas med att beskriva krympningen av enskilda korn i sådana material. Avslöjandet påverkar allt från biomedicinska behandlingar till bränsleceller till inneslutning av giftigt avfall.