Rynkningar av instängda skal. Skrynkmönster uppstår när initialt böjda skal är begränsade i närheten av ett plan. a,b, Simuleringar och experiment av kvadratiska utskärningar från en sadel (a) och en sfär (b) visar domäner av robust ordnade rynkor, tillsammans med ett mer oordnat svar i det sfäriska fallet (centrala diamanter i b). Vi presenterar en grovkornig teori för att förutsäga typen och layouten av sådana rynkdomäner. c, Grovkorniga rynkor. En punkt (x, p(x)) i det initiala skalet förskjuts längs planet med u och ut ur planet till en höjd w. De grovkorniga fälten ueff och weff = 0 uttrycker en teoretisk gräns där skalet är oändligt skrynkligt och perfekt instängt. Kredit:Naturfysik (2022). DOI:10.1038/s41567-022-01672-2
Ett team av forskare från University of Illinois i Chicago, Syracuse University och University of Pennsylvania har utvecklat ett sätt att visa hur ett visst stycke material rynkar sig efter att det har plattats till. I deras artikel publicerad i tidskriften Nature Physics , beskriver gruppen experiment de utförde med små bitar av plast.
Tidigare forskning har visat att det är svårt att förstå reglerna för skrynkling för nästan vilket material som helst - det är helt enkelt för många variabler inblandade för att få grepp om det. I denna nya ansträngning försökte forskarna förstå hur rynkor fungerar i ett enda material när det rynkas i en kontrollerbar miljö.
Arbetet följde upp arbete utfört av Ian Tabasco, en matematiker vid University of Illinois Chicago. Han utvecklade en teori som fokuserade på energikostnaderna när ett material skrynklas. För att testa hans teorier skapade forskarna först simuleringar av materiella svar på propping på sätt som beskrivs av Tabascos matematiska formler. De fann dock att en simulerad miljö inte var användbar, så de satte upp ett testscenario i verkligheten.
De placerade tunna, platta plastbitar på en krökt glasyta och snurrade den sedan, vilket gjorde plasten ännu tunnare då den fick formen av det krökta glaset. Sedan placerade de de böjda plastbitarna på en våt yta och såg hur vattenspänningen tvingade plasten att skrynkla sig. De använde sedan data från de rynkor som utvecklades för att finjustera simuleringarna och fann att det upprepade gånger ledde till generering av regler som beskrev hur rynkor uppträdde och betedde sig.
Forskarna fann till exempel att rynkor som bildades i rader istället för på kanterna av ett plåster var beroende av formen på plastbiten precis innan rynkor bildades. De fann också att de kunde förutsäga var rynkor skulle uppstå i en viss plastbit om de delar upp plastområdet i många små underenheter. Under sådana förhållanden fann de att Tabascos beräkningar kunde användas för att beskriva de typer av krusningar som skulle uppstå och leda till rynkor. + Utforska vidare
© 2022 Science X Network
