De nouvelles recherches menées par l'Université de Liverpool en collaboration avec l'Université de la Nouvelle-Galles du Sud (Sydney, Australie) fournissent un pas en avant significatif dans la compréhension des mécanismes de micro-échelle qui régissent le comportement des matériaux doux.
Les matériaux souples sont un type de matériau qui peut être facilement plié, comprimé ou en retrait avec une force minimale. Ils sont largement utilisés dans les articles de tous les jours tels que le dentifrice et les lotions, et jouent un rôle critique dans des domaines tels que la science alimentaire, les applications biomédicales, les textiles et les processus industriels, y compris l'impression 3D et la fabrication de batteries.
Dans une nouvelle étude publiée dans le Journal of Colloïd and Interface ScienceLes chercheurs ont, pour la première fois, cartographié directement ce qui se passe à l'intérieur d'un type particulier de matériau doux – des cristaux liquides – lorsqu'ils sont déformés.
L'équipe de recherche a utilisé des techniques avancées pour visualiser comment ces matériaux réagissent au niveau microscopique à divers types de stress et de déformation.
Leurs résultats remettent en question des hypothèses de longue date sur la facilité avec laquelle le comportement interne des matériaux mous peut être détecté avec des mesures traditionnelles, fournissant des informations précieuses pour améliorer les techniques de fabrication et de traitement.
La rhéo-microscopie a été utilisée pour suivre et quantifier les changements structurels dynamiques dans les matériaux mous en temps réel. Cette méthode leur a permis de distinguer les comportements solides et de type fluide se produisant simultanément dans le même matériau.
Le Dr Esther García-Tuñón, maître de conférences en science des matériaux et ingénierie et futurs leaders de l'UKRI, a dirigé la recherche.
Elle a déclaré: « Il s'agit de la première étude à cartographier directement les flux hétérogènes et les structures internes dans un cristal liquide comme celui-ci. Jusqu'à présent, la plupart des études s'appuyaient sur des mesures mécaniques en vrac et des techniques de diffusion, qui ont des limites importantes. Notre méthode offre un moyen plus accessible et détaillé de comprendre ce qui se passe à l'intérieur. »
L'une des principales percées de l'étude a été d'observer comment les transitions structurelles à l'intérieur du matériau étaient en corrélation non avec un flux lisse et idéalisé – comme précédemment supposé – mais avec des événements de fracture localisés. Ces idées fournissent une base pour des modèles de calcul plus précis et ont des implications pour la durée de conservation, le mélange et les processus d'extrusion des matériaux doux.
Le Dr García-Tuñón est un chercheur de premier plan dans le traitement avancé des matériaux et les fluides complexes travaillant à l'interface entre le génie chimique et la science des matériaux.
L'étude s'appuie sur son expertise en chimie et en ingénierie et ses rôles à l'usine d'innovation de matériaux de l'Université de Liverpool et au Virtual Advanced Rheométrie Center de l'École d'ingénierie.
