Ученые из Массачусетского технологического института (MIT) обнаружили, что мягкие материалы, такие как лосьоны и гели, сохраняют «механическую память» о процессе своего изготовления. Эта остаточная память, проявляющаяся во внутренних напряжениях, может со временем изменять свойства материала, делая, например, лосьоны более текучими.
Кристал Оуэнс, постдокторант в Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта MIT (CSAIL), разработала метод измерения этих остаточных напряжений в гелеобразных веществах с помощью стандартного реометра. Ее исследование показало, что материалы могут «вспоминать» направление и продолжительность первоначального смешивания, сохраняя внутренние напряжения, которые при высвобождении возвращают материал в его предыдущее состояние. Это объясняет, почему различные партии косметики или пищевых продуктов могут вести себя по-разному, даже если они прошли «идентичное» производство.
Это открытие имеет огромное значение для индустрии производства мягких материалов. Понимание и количественная оценка этих скрытых напряжений во время производства позволяет компаниям создавать продукты с повышенной долговечностью и более стабильной производительностью. Например, минимизация остаточных напряжений при производстве асфальта может привести к созданию более устойчивых дорожных покрытий.
Исследование, получившее название «Липкая механическая память», опубликовано в журнале Nature Materials. Оно предлагает ценные сведения о поведении мягких материалов, открывая новые возможности для улучшения качества продукции и продления срока ее службы. Дополнительные исследования, проведенные в MIT, подчеркивают, что эти «механические воспоминания» могут сохраняться гораздо дольше, чем предполагалось ранее. Оуэнс обнаружила, что даже через несколько дней гель может сохранять внутреннее напряжение, которое, будучи высвобожденным, заставляет гель смещаться в направлении, противоположном первоначальному смешиванию.
Это явление может быть использовано для разработки материалов с «краткосрочной памятью», которые остаются стабильными в течение более длительных периодов. Более того, исследование, опубликованное в Physical Review Letters, указывает на то, что эти остаточные напряжения могут быть связаны с долговечностью материалов. Например, в производстве асфальта контроль остаточных напряжений может привести к созданию дорожных покрытий, которые лучше противостоят износу и сохраняют свои свойства в течение более длительного времени. Это открывает путь к более предсказуемому и надежному проектированию материалов, что является важным шагом для улучшения качества продукции в различных отраслях промышленности.