Sand, der flyder op ad bakke, håndskrevne lysdioder – Physics World

Sand, der flyder op ad bakke, håndskrevne lysdioder – Physics World

Tidsstempel: 22. september 2023 kl. 12

[Indlejret indhold]

Selvom det virker som et verdsligt materiale, har sandets rige og varierede adfærd længe fascineret fysikere - fra skabelsen og bevægelsen af ​​mægtige klitter til mønstrene af små krusninger, der opstår på strandene.

Nu har forskere ved Lehigh University i USA sat et nyt magnetisk twist på sandets dynamik. Deres sand bestod af polymerkugler kaldet mikroruller, som har en halvkugle belagt med et magnetisk materiale. Når en magnet blev roteret under en beholder, der holdt mikrorullerne, begyndte de at flyde op ad bakke.

Holdet regner med, at denne bizarre adfærd er relateret til, hvordan partiklerne interagerer med hinanden i magnetfeltet. De fandt ud af, at feltet fik partiklerne til at rotere og kortvarigt holde sig sammen for at danne "dubler", der derefter bryder op.

Negativ friktionskoefficient

Resultatet er et granulært materiale, der har en negativ hvilevinkel. Hvilevinklen er den størst mulige vinkel for en konisk bunke sand, ud over hvilken bunke vil falde sammen. Denne negative vinkel, siger forskerne, er et resultat af en negativ friktionskoefficient mellem partiklerne.

"Hidtil ville ingen have brugt disse [negative] udtryk," siger teammedlem James Gilchristog tilføjede: "De eksisterede ikke".

Ifølge holdet tillader disse mærkelige egenskaber partiklerne at arbejde sammen for at gøre kontraintuitive ting som at flyde op ad vægge og gå op ad trapper. Forskerne mener, at det mærkelige fænomen kan udnyttes i en lang række applikationer, herunder mikrorobotik.

Du kan se det magnetiske sand i aktion i ovenstående video, og læse om forskningen i Nature Communications.

LED blæk
Sådan fungerer det: Teammedlem Junyi Zhao skriver brugerdefinerede lysdioder på papir (til venstre). De samme kuglepenne kan bruges til at tegne på aluminiumsfolie (øverst til højre) og til at lave lysskitser (nederst til højre). (Med høflighed: Wang lab)

Hvordan kunne du tænke dig at modtage et håndskrevet fødselsdags- eller julekort, der lyser op i forskellige farver? Nogle læsere vil måske finde dette morsomt, mens andre måske ser det som højdepunktet af dårlig smag. Men uanset dine synspunkter, er håndskrevne lysdioder nu en rigtig ting, takket være forskere ved Washington University i Saint Louis og kolleger.

Skrivning i Nature Photonics, beskriver de, hvordan de skabte et sæt af fire kuglepenne, der bruges til at afsætte lag af forskellige materialer for at skabe lysende lysdioder på underlag som papir.

Materialerne aflejret af pennene er designet til at have lignende egenskaber som blækket brugt i penne, så LED'erne kan tegnes i hånden. Fordi LED'erne kan tegnes på fleksible materialer, kan teknologien bruges til at skabe bærbar elektronik.

Du kan læse mere i denne artikel i Fysik af Sarah Wells.

Tidsstempel:

Mere fra Fysik verden