Onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) hebben ontdekt dat zachte materialen, zoals handcrèmes en haargels, 'mechanische herinneringen' uit hun productieproces behouden voor langere perioden. Deze interne spanningen kunnen de eigenschappen van het materiaal in de loop van de tijd veranderen, waardoor lotions bijvoorbeeld lopender kunnen worden. Crystal Owens, een postdoctoraal onderzoeker bij MIT's CSAIL, heeft een methode ontwikkeld om deze restspanningen in gel-achtige substanties te meten met behulp van een standaard reometer.
Haar onderzoek suggereert dat deze materialen zich de richting en duur van hun oorspronkelijke menging kunnen 'herinneren', waarbij interne spanningen worden vastgehouden die, wanneer vrijgelaten, het materiaal terugbrengen naar zijn eerdere staat. Dit fenomeen verklaart mede waarom handcrèmes na verloop van tijd scheiden en dunner worden. De studie, met de titel 'Sticky Mechanical Memory', is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Materials.
Deze ontdekking is van groot belang voor de productie van zachte materialen. Door deze verborgen spanningen tijdens de productie te begrijpen en te kwantificeren, kunnen bedrijven producten met verbeterde duurzaamheid en consistentere prestaties ontwerpen. Het minimaliseren van restspanningen in bijvoorbeeld asfaltproductie zou kunnen leiden tot veerkrachtigere wegen.
De bevindingen kunnen fabrikanten helpen bij het ontwerpen van gels, lotions en zelfs bestratingsmaterialen die langer meegaan en voorspelbaarder presteren. Owens' onderzoek toont aan dat materialen zich de mengingrichting en -duur tot dagenlang kunnen 'herinneren'. Dit kan verklaren waarom verschillende batches van cosmetica of voedselproducten anders kunnen presteren, zelfs als ze identiek zijn geproduceerd.
Verder onderzoek suggereert dat de concepten van mechanische herinnering ook relevant zijn in andere domeinen, zoals in bouwmaterialen zoals asfalt. Asphalt ondergaat tijdens het aanbrengen als een gesmolten mengsel vergelijkbare koel- en stollingsprocessen als zachte glasmaterialen. Owens vermoedt dat restspanningen die tijdens het initiële mengproces worden vastgehouden, kunnen bijdragen aan de vorming van scheuren en de degradatie van wegdekken in de loop van de tijd.
Het begrijpen en beheersen van deze restspanningen kan leiden tot innovaties in milieuvriendelijke, duurzame wegdekken met verbeterde veerkracht. De precisie-engineering van zachte glasmaterialen markeert een keerpunt, aangewakkerd door Owens' protocol, richting slimmer materiaalontwerp dat vorm, functie en betrouwbaarheid harmoniseert. Door restspanningen tijdens de verwerking te minimaliseren, kunnen fabrikanten stabielere producten garanderen, waardoor scheiding, faseveranderingen of textuurdegradatie in de loop van de tijd worden verminderd, wat leidt tot een hogere klanttevredenheid en minder afval.