Forskare under ledning av CEE-professor Oscar Lopez-Pamies har härlett de styrande ekvationerna som beskriver och förklarar det makroskopiska mekaniska beteendet hos elastomerer fyllda med vätskeinneslutningar direkt i termer av deras mikroskopiska beteende. Arbetet beskrivs i en artikel av Lopez-Pamies och Ph.D. student Kamalendu Ghosh publicerade nyligen i Journal of the Mechanics and Physics of Solids .

"Ända sedan upptäckten i början av 1900-talet att tillsatsen av kimrök och kiselnanopartiklar till gummi resulterade i ett kompositmaterial med drastiskt förbättrade egenskaper, har ansträngningar kontinuerligt ägnats åt att förstå när och hur tillsatsen av fyllmedel till elastomerer leder till material med nya mekaniska och fysikaliska egenskaper," skrev Lopez-Pamies. "Fokus har nästan uteslutande legat på fasta fyllmedelsinneslutningar."

Nyligen genomförda teoretiska och experimentella resultat har avslöjat att istället för att lägga till fasta inneslutningar till elastomerer, kan tillsatsen av flytande inneslutningar leda till en ännu mer spännande ny klass av material med potential att möjliggöra en mängd nya teknologier. Några exempel inkluderar elastomerer fyllda med joniska vätskor, flytande metaller och ferrofluids, som uppvisar unika kombinationer av mekaniska och fysikaliska egenskaper.

"Skälet bakom sådana nya egenskaper är tvåfaldigt", skrev Lopez-Pamies. "Å ena sidan ökar tillsatsen av vätskeinneslutningar till elastomerer den totala deformerbarheten. Detta i motsats till tillsatsen av konventionella fyllmedel som, eftersom de är gjorda av styva fasta ämnen, minskar deformerbarheten. Dessutom, mekaniken och fysiken hos gränsytorna som separerar ett fast ämne. elastomer från inbäddade vätskeinneslutningar, även om de är försumbara när inneslutningarna är stora, kan ha en betydande och till och med dominerande inverkan på materialets makroskopiska respons när partiklarna är små.

"Det slående är att ekvationerna fastställer att dessa material beter sig som fasta ämnen, om än fasta ämnen med ett makroskopiskt beteende som direkt beror på storleken på vätskeinneslutningarna och beteendet hos gränssnitten mellan elastomer och vätska. Detta ger tillgång till ett otroligt stort utbud av fascinerande beteenden. genom att på lämpligt sätt justera storleken på inneslutningarna och kemin i gränssnitten mellan elastomer och vätska. Ett sådant anmärkningsvärt beteende är "cloaking", när effekten av inneslutningarna kan fås att försvinna."

Detta arbete gjordes som en del av Lopez-Pamies bidrag från NSF-programmet, Designing Materials to Revolutionize and Engineer our Future (DMREF). DMREF är i sin tur en del av det multiorganiserade Materials Genome Initiative, som syftar till att bana väg för upptäckt, tillverkning och distribution av avancerade material. + Utforska vidare

Forntida mikroorganismer som hittats i halit kan ha konsekvenser för sökandet efter liv