Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Các nhà nghiên cứu khám phá sức mạnh giữ cho quần áo không bị xé toạc (14/05/2018)

Sợi cotton hay còn gọi là sợi bông được làm từ nhiều sợi nhỏ, mỗi sợi chỉ dài 2-3 cm, nhưng khi được kéo thành sợi, các sợi này có khả năng kéo căng với khoảng cách lớn. Xét từ góc độ vật lý, sức căng mà sợi tạo ra là sức mạnh giữ cho quần áo không bị xé toạc và cho đến nay, nó vẫn luôn là một ẩn số, cần lời giải đáp.

Trong một bài báo mới được công bố trên tạp chí Physical Review Letters có tựa đề "Tại sao quần áo không bị rách: Sức căng của sợi Staple", nhóm nghiên cứu gồm các nhà vật lý: Patrick Warren tại Trung tâm Nghiên cứu Unilever có trụ sở tại Port Sunlight, Robin Ball tại Đại học Warwick, và Ray Goldstein tại Đại học Cambridge đã phân tích sức căng của sợi trong khuôn khổ vật lý thống kê. Cụ thể, họ sử dụng kỹ thuật lập trình tuyến tính. Kết quả cho thấy lực ma sát liên kết giữa các sợi tạo ra một cơ chế khóa, nhờ đó, hình thành nên tập hợp ngẫu nhiên gồm các sợi có khả năng tạo sức căng đáng kể.

Phát hiện trên là cơ sở giải đáp cho phỏng đoán do Galileo đề xuất vào năm 1638 trong nghiên cứu về lực căng tối đa của một sợi dây được tạo thành từ những sợi nhỏ. Galileo cho biết: "Hình thức xoắn kết đơn giản giúp cho các sợi liên kết chặt chẽ với nhau để khi bị kéo dài, các sợi chỉ có thể bị đứt gãy chứ không tách rời nhau". Và ông gọi đó là hiện tượng ma sát.

Nhóm nghiên cứu đã mô hình hóa sợi vải gồm một nhóm các sợi nhỏ với cấu trúc chồng chéo ngẫu nhiên. Kết quả cho thấy, khi lực ma sát tăng lên cũng là lúc sự chuyển đổi qua hiện tượng thẩm thấu xuất hiện. Các chuyên gia giải thích rằng sự chuyển đổi này tương tự như "sự chuyển đổi từ hình thức đứt 'dẻo' (sợi dây bị đứt do các sợi trượt lên nhau) sang hình thức đứt 'giòn' (sợi bị đứt do các sợi nhỏ bị phá hủy)”. Ở ngưỡng này, độ bền kéo trở nên mạnh hơn khoảng 100 lần so với trước đây.

Goldstein cho biết: "Giờ đây, về cơ bản, chúng tôi đã nhận thức rõ hơn về cách thức lực ma sát ngăn cản các vật liệu xơ tách rời nhau. Từ đó, chúng tôi có thể sử dụng thông tin chi tiết để củng cố thiết kế của các sản phẩm nước xả vải".

Trong tương lai, mô hình này cũng có thể được sử dụng để tối ưu hóa các tính chất của các loại vải được làm từ các vật liệu xơ khác nhau. Goldstein cho biết nhóm dự định trong tương lai sẽ tiến hành những nghiên cứu nhằm khám phá bản chất của trạng thái "siêu tới hạn", vượt lên trên hiện tượng chuyển tiếp thẩm thấu.

Nguồn: P.K.L (NASATI)/Vista.gov.vn

Cập nhật: 09/5/2018