Fyzici zjistili, že granule písku se při smíchání chovají jako kapaliny různých hustot - bublinky a plováky.

Pohyb v toku sypkých materiálů, jako je písek a katalytické částice používané v chemickém průmyslu

reaktory, jsou základem široké škály přírodních jevů – odStejný mechanismus se používá v průmyslových procesech, odPohyb a míchání sypkých látek se často projevuje pohybem a mísením sypkých láteknápadná podobnost s kapalinami, jak se vyskytuje v pohybujících se písečných dunách, lavinách a tekutém písku.Fyzika, která stojí za takovými volnými toky, přitom není tak dobře pochopena jako proudění tekutin.

Nedávný objev Chrise Boyce, docenta chemie.v inženýrství na Kolumbijské univerzitě vysvětluje podstatu nové rodiny gravitačních nestabilit v granulovaných částicích různé hustoty, které jsou poháněny plynem. K podobným procesům v kapalinách nedochází. Ve spolupráci se skupinou profesora energetiky a inženýrství Christopha Müllera na ETH Zurich objevil Beuysův tým nečekanou Rayleigh-Taylorovu nestabilitu, kdy lehčí zrna stoupají přes těžší zrna ve formě „prstů“ a „obilných bublin“. Rayleigh-Taylorova nestabilita vyplývá ze vzájemného působení dvou kapalin různé hustoty, které se nemísí – například oleje a vody, protože lehčí kapalina odpuzuje těžší. To mezi dvěma suchými zrnitými materiály ještě nikdy nebylo vidět.

Boyceova studie poprvé ukázala, že „bublina“z lehkého písku může stoupat přes těžký písek za předpokladu, že oba typy písku jsou vystaveny vertikálním vibracím a vzestupnému proudění plynu. Vědci zjistili, že stejně jako vzduchové a olejové bubliny stoupají ve vodě, protože jsou lehčí než voda a nechtějí se s ní mísit, bublinky z lehkého písku procházejí těžkým pískem, i když se oba druhy písku důkladně snaží promíchat.

„Věříme, že se náš objev změnívěda,“ poznamenává Boyce. „Našli jsme „zrnitý“ analog tekutých mechanických nestabilit. "Naše výsledky mohou nejen vysvětlit geologické formace a procesy, které jsou základem tvorby ložisek nerostných surovin, ale mohou být také použity v technologii zpracování prášku v energetice, stavebnictví a farmaceutickém průmyslu."

Vědci také zjistili, že plynproudění působící na písek také vytváří další gravitační nestability, včetně kaskádového větvení dolů směřující zrnité kapičky. Ukázali také, že Rayleigh-Taylorova nestabilita jako nestabilita nastává v širokém rozsahu rychlostí proudění plynu a vibračních podmínek, přičemž za různých podmínek buzení vytváří různé struktury.

„Tyto nestability, které lze použítk různým systémům, vrhnout světlo na dynamiku granulovaného prostředí a nabídnout nové možnosti pro vytvoření vzoru uvnitř granulovaných směsí pro tvorbu nových produktů ve farmaceutickém průmyslu, “dodává Beuys. „Jsme obzvláště nadšeni potenciálním dopadem našich zjištění na geologické vědy - tyto nestability nám pomohou pochopit, jak se struktura planety utvořila v průběhu dlouhé historie Země a předvídat, jak se budou v budoucnu tvořit ostatní.“ \ T