Ученые определили формулу идеальных песчаных замков

В воскресенье в журнале Nature Materials опубликована статья, в которой объясняется натура взаимодействия воды с гранулами песка. Группа научных специалистов из Германии, Австрии и Австралии смогла определить причину, по которой качества смеси вода-песок на практике не зависят от пропорций компонентов.

Для разъяснения этого явления научные специалисты применяли алгоритм рентгеновской микротомографии. Суть приема содержится в следующем: эталон смеси песок-вода помещается на вращающееся основание, и камера фиксирует его проекции под разными углами. Программа обработки позволяет реконструировать трехмерное изображение по серии двухмерных проекций.

С помощью этого способа научным специалистам удалось установить, что причина постоянства свойств смеси песок-вода при различных пропорциях компонентов кроется в необычной организации воды внутри образца. Микроскопические "мостики" и кластеры, образованные молекулами воды, удерживают песчинки вместе. Образование подобных структур практически не зависит от числа воды в смеси. Ранее считалось, что максимальная прочность сооружений из песка и воды достигается при соотношении компонентов 8:1.

Ученые определили простые правила, определяющие геометрию взаимодействий для песчинок сферической формы. Для неидеальных песчинок, научные работники не смогли вывести единую формулу, и все-таки получили доказательства, что полученная закономерность "работает" и для них.

Полученные итоги пособят лучше осознать устройство систем, состоящих из гранулированного материала и воды. Например, благодаря этой "трудовой вахте" ученые надеются понять в причинах оползней, - те, что стали причиной погибели тысяч людей.

Keywords: