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 v širokém rozsahupřírodní jevy - od sesuvů po sopečné erupce. Stejný mechanismus se používá v průmyslových procesech - od farmaceutické výroby až po sekvestraci uhlíku. Pohyb a míchání sypkých látek často vykazuje výrazné podobnosti s tekutinami, jak se to děje v pohybujících se písečných dunách, lavinách a pískovcích. Fyzika za těmito volně tekoucími toky zároveň není tak jasná jako proudění kapaliny.

Nedávný objev Chris Boyce, docent chemiena Columbia University vysvětluje povahu nové gravitační nestability v zrnitých částicích různých hustot, které jsou poháněny plynem. Podobné procesy se nevyskytují v kapalinách. Ve spolupráci se skupinou profesorů energetiky a inženýrství Christophem Mullerem ze švýcarské Vyšší technické školy v Curychu objevil tým Beuys neočekávanou nestabilitu podobnou Rayleigh-Taylorovi, když lehčí zrna vystupují přes těžší zrna ve formě „prstů“ a „granulovaných bublinek“. Rayleighova-Taylorova nestabilita vzniká z interakce dvou kapalin různých hustot, které se nemíchají - například olej a voda, protože lehčí tekutina odpuzuje těžší kapalinu. To nikdy nebylo pozorováno mezi dvěma suchými granulovanými materiály.

Výzkum Beuys poprvé ukázal, že "bublina"z lehkého písku může stoupat těžkým pískem za předpokladu, že oba typy písku podléhají vertikálním vibracím a účinkům stoupajícího proudu plynu. Vědci zjistili, že stejně jako vzduch a olejové bubliny stoupají ve vodě, protože jsou lehčí než voda a nechtějí se s nimi mísit, lehké písčité bubliny procházejí těžkým pískem, i když jsou pečlivě promíchány dva typy písku.

„Věříme, že se náš objev měnívěda, “poznamenává Boyce. „Našli jsme„ granulovaný “analog mechanických nestabilních tekutin. Naše výsledky mohou nejen vysvětlit geologické formace a procesy, které jsou základem tvorby ložisek nerostných surovin, ale mohou být také použity v technologii zpracování prachu v energetice, stavebnictví a farmaceutickém průmyslu. “

Výzkumníci také zjistili, že plyntok působící na písek také vytváří další gravitační nestability, včetně kaskádového rozvětvení sestupné granulované kapky. Také ukázaly, že nestabilita Rayleighova-Taylora jako nestability se vyskytuje v širokém rozsahu podmínek proudění plynu a vibrací, což vytváří různé struktury za různých podmínek buzení.

„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