Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) odkryli, że materiały miękkie, takie jak żele do włosów czy balsamy do ciała, zachowują "pamięć mechaniczną" z procesu produkcji przez zaskakująco długi czas. Te wewnętrzne naprężenia, będące pozostałością po mieszaniu i formowaniu, mogą wpływać na właściwości produktu w przyszłości, prowadząc na przykład do rozrzedzenia się balsamu.
Crystal Owens, badaczka z MIT's Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL), opracowała innowacyjną metodę pomiaru tych ukrytych naprężeń za pomocą standardowego reometru. Jej badania wykazały, że materiały te potrafią zapamiętać kierunek i czas początkowego mieszania. Po uwolnieniu, te wewnętrzne naprężenia mogą powodować powrót materiału do jego wcześniejszego stanu. Odkrycie to, opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Nature Materials pod tytułem "Sticky Mechanical Memory", rzuca nowe światło na zachowanie materiałów miękkich i otwiera drzwi do tworzenia produktów o lepszej trwałości i bardziej przewidywalnym działaniu.
Znaczenie tego odkrycia dla przemysłu produkującego materiały miękkie jest ogromne. Zrozumienie i ilościowe określenie tych ukrytych naprężeń podczas produkcji pozwala firmom na tworzenie produktów o zwiększonej wytrzymałości i bardziej spójnych parametrach. Na przykład, minimalizacja naprężeń szczątkowych w procesie produkcji asfaltu może przełożyć się na budowę bardziej odpornych nawierzchni drogowych. Co więcej, badania sugerują, że te same zasady mogą mieć zastosowanie w innych dziedzinach, od inżynierii biomedycznej po produkcję zaawansowanych materiałów budowlanych.
Odkrycie to podważa dotychczasowe założenia inżynierów kontroli jakości w branżach kosmetycznej i spożywczej. Zazwyczaj zakłada się, że krótkie okresy stabilizacji po mieszaniu są wystarczające do rozproszenia wewnętrznych naprężeń, zapewniając jednolitość produktu. Wyniki badań Owens wskazują, że ten protokół może znacząco niedoszacowywać trwałości pamięci mechanicznej, co może prowadzić do zmienności w teksturze, stabilności i okresie przydatności do spożycia produktów miękkich.
Zrozumienie i mierzenie tych ukrytych naprężeń podczas przetwarzania może pomóc producentom w projektowaniu lepszych produktów, które dłużej zachowują swoje właściwości i działają w sposób bardziej przewidywalny. Badania Crystal Owens otwierają nowe możliwości inżynieryjne, pozwalając na precyzyjne kształtowanie pamięci mechanicznej materiałów miękkich. Poprzez dostosowanie parametrów takich jak prędkość mieszania, kierunek czy czas trwania procesu, można wpływać na naprężenia szczątkowe, optymalizując żywotność i wydajność produktów. To podejście do precyzyjnego projektowania materiałów miękkich stanowi punkt zwrotny, umożliwiając tworzenie bardziej inteligentnych rozwiązań, które harmonizują formę, funkcję i niezawodność.