Sand som renner oppover, håndskrevne lysdioder – Physics World

Sand som renner oppover, håndskrevne lysdioder – Physics World

Tidsstempel: 22. september 2023 12:32

[Innebygd innhold]

Selv om det virker som et verdslig materiale, har den rike og varierte oppførselen til sand lenge fascinert fysikere – fra skapelsen og bevegelsen av mektige sanddyner til mønstrene av små krusninger som dukker opp på strender.

Nå har forskere ved Lehigh University i USA satt en ny magnetisk vri på dynamikken til sand. Sanden deres besto av polymerkuler kalt mikroruller, som har en halvkule belagt med et magnetisk materiale. Når en magnet ble rotert under en beholder som holder mikrovalsene, begynte de å strømme oppover.

Teamet regner med at denne bisarre oppførselen er relatert til hvordan partiklene samhandler med hverandre i magnetfeltet. De fant ut at feltet fikk partiklene til å rotere og kort holde seg sammen for å danne "dubler" som deretter brytes opp.

Negativ friksjonskoeffisient

Resultatet er et granulært materiale som har en negativ hvilevinkel. Hvilevinkelen er den største mulige vinkelen for en konisk haug med sand, utover hvilken haug vil kollapse. Denne negative vinkelen, sier forskerne, er et resultat av en negativ friksjonskoeffisient mellom partiklene.

"Inntil nå ville ingen ha brukt disse [negative] begrepene," sier teammedlem James Gilchrist, og legger til: "De fantes ikke".

Ifølge teamet lar disse merkelige egenskapene partiklene samarbeide for å gjøre motintuitive ting som å strømme opp vegger og gå i trapper. Forskerne mener det merkelige fenomenet kan utnyttes i et bredt spekter av bruksområder, inkludert mikrorobotikk.

Du kan se den magnetiske sanden i aksjon i videoen ovenfor, og lese om forskningen i Nature Communications.

LED-blekk
Slik fungerer det: Teammedlem Junyi Zhao skriver tilpassede lysdioder på papir (til venstre). De samme pennene kan brukes til å tegne på aluminiumsfolie (øverst til høyre) og til å lage lyse skisser (nederst til høyre). (Med tillatelse: Wang lab)

Hvordan vil du motta et håndskrevet bursdags- eller julekort som lyser opp i forskjellige farger? Noen lesere vil kanskje synes dette er morsomt, mens andre kan se det som høydepunktet av dårlig smak. Men uavhengig av dine synspunkter, er håndskrevne lysdioder nå en ekte ting, takket være forskere ved Washington University i Saint Louis og kolleger.

Skriver inn Nature Photonics, beskriver de hvordan de laget et sett med fire penner som brukes til å deponere lag av forskjellige materialer for å lage glødende lysdioder på underlag som papir.

Materialene som ble avsatt av pennene ble designet for å ha lignende egenskaper som blekket som brukes i penner, slik at LED-ene kan tegnes for hånd. Fordi LED-ene kan tegnes på fleksible materialer, kan teknologien brukes til å lage bærbar elektronikk.

Du kan lese mer i denne artikkel i Fysikk av Sarah Wells.

Tidstempel:

Mer fra Fysikkens verden