Oamenii de știință continuă să dezvolte diferite materiale pentru a se găsi cel mai rezistent dintre acestea. Chiar dacă există deja cel mai rezistent obiect din lume, fabricat din sticlă, acesta are anumite puncte vulnerabile.
În anul 1660, Prințul Rupert al Germaniei a oferit un cadou intrigant Regelui Carol al II-lea al Angliei – picături de cristal. Aceste picături, denumite și lacrimi batavice, lacrimi olandeze, lacrimi de sticlă sau picăturile prințului Rupert, au captivat imaginația regelui, care a hotărât să le ofere Societății Regale pentru un studiu științific. Astfel a început o călătorie de patru secole pentru înțelegerea caracteristicilor neobișnuite ale acestor picături, caracteristici care au continuat să ascundă secretele lor până în prezent.
Robert Hooke, renumit pentru cercetările sale privind elasticitatea, a fost unul dintre cercetătorii care s-au ocupat de studiul acestor picături misterioase. Ele sunt produse prin lăsarea în cădere liberă a picăturilor de sticlă topită în apă rece. Procesul de răcire al picăturilor duce la o solidificare asimetrică, provocând tensiuni interne semnificative, care au fost un subiect de cercetare de-a lungul secolelor.
Cu toate acestea, abia în zilele noastre, tehnologia ne-a permis să pătrundem în adâncimile acestui mister. Cercetătorii Srinivasan Chandrasekar de la Universitatea Purdue din Indiana, SUA, și Munawar Chaudhri de la Universitatea din Cambridge, au folosit un polariscop de transmisie – un instrument optic specializat pentru studierea efectelor de polarizare a luminii într-o substanță – pentru a măsura tensiunile din interiorul „picăturilor prințului Rupert”.
În cadrul experimentului, „picătura” a fost suspendată într-un lichid transparent și iluminată cu un LED roșu. Prin utilizarea polariscopului, cercetătorii au măsurat retardul optic al luminii pe măsură ce trecea prin structura de sticlă, apoi au folosit aceste date pentru a analiza distribuția tensiunilor din întreaga picătură.
Patru secole de cercetări, iar cel mai rezistent obiect din lume continuă să uimească lumea științifică
Rezultatele uimitoare au fost publicate în revista Applied Physics Letters și au arătat că picăturile prințului Rupert au o tensiune de compresiune de suprafață mult mai mare decât se credea anterior – 700 megapascali (Mpa), ceea ce este aproape de 7.000 de ori presiunea atmosferică. Acest strat subțire de compresie de suprafață, care reprezintă doar aproximativ 10% din diametrul părții umflate a picăturii, conferă acestor picături o rezistență extraordinară.
Pentru a le sparge, trebuie să se creeze o fisură care să pătrundă în zona de tensiune din interiorul picăturii, însă fisurile de suprafață tind să se dezvolte paralel cu această suprafață și nu pot ajunge în zona de tensiune. Astfel, pentru a sparge o picătură, trebuie să se aplice o forță în linie care să permită fisurilor să pătrundă în zona de tensiune.
Pentru cele mai importante știri, abonează-te la canalul nostru de TELEGRAM!
Chandrasekar și Chaudhri nu au fost primii care au încercat să deslușească misterul picăturilor Rupert. Ei au început cercetările în anii ’90, iar în 1994 au publicat primul studiu asupra acestor picături în revista Philosophical Magazine B. În acest studiu, au utilizat fotografia de înaltă viteză pentru a observa procesul de rupere al unei picături, ajungând la concluzia că suprafața fiecărei picături suferă tensiuni extreme de compresiune la exterior și de întindere în interior. Acest echilibru instabil poate fi perturbat atunci când coada picăturii se rupe.
Pentru a ajunge la rezultatele ulterioare, Chandrasekar și Chaudhri au colaborat cu Hillar Aben, profesor la Universitatea Tehnologică din Tallinn, Estonia, specialist în determinarea tensiunilor reziduale în obiecte tridimensionale transparente. Cercetătorii cred că acest studiu oferă o explicație convingătoare pentru incredibila duritate a picăturilor prințului Rupert.
Cu toate că au trecut mai mult de patru secole de la momentul în care Prințul Rupert a dăruit aceste bucăți de sticlă regelui Charles al II-lea al Angliei, ele continuă să ne uimească și să ne dezvăluie noi secrete despre proprietățile sticlei și tensiunile din interiorul structurilor. Cercetările moderne și tehnologia ne permit acum să înțelegem mai bine aceste picături, dar ele rămân o enigmă străveche care ne amintește de puterea științei și de minunile pe care le ascunde universul nostru.
