Los científicos han capturado por primera vez la compleja dinámica del movimiento de partículas en materiales granulares, ayudando a explicar por qué las nueces mixtas a menudo ven a las nueces de Brasil más grandes reunirse en la parte superior. Los hallazgos podrían tener un impacto vital en las industrias que luchan contra el fenómeno, como productos farmacéuticos y minería.

Muchas personas tendrán la experiencia de meter las manos en una bolsa de nueces mixtas solo para encontrar las nueces de Brasil en la parte superior. Este efecto también se puede observar fácilmente con cajas de cereales, con los elementos más grandes subiendo a la parte superior. Coloquialmente Este fenómeno de partículas que se segregan por su tamaño se conoce como el "efecto de la nuez de Brasil" y también tiene enormes implicaciones para las industrias donde la mezcla desigual puede degradar críticamente la calidad del producto.

Ahora, por primera vez, Los científicos de la Universidad de Manchester han utilizado imágenes 3D de resolución temporal para mostrar cómo las nueces de Brasil se elevan a través de un montón de nueces. El trabajo muestra la importancia de la forma de las partículas en el proceso de desmezcla.

Una dificultad común al examinar materiales granulares es seguir lo que sucede con las partículas en el interior de la pila, que no se puede ver fácilmente. Esta nueva investigación publicada en la revista Informes científicos hace un gran avance en nuestra comprensión mediante la utilización de técnicas de imagen avanzadas en la nueva Instalación Nacional de Investigación para Tomografía Computarizada de Rayos X basada en Laboratorio (NXCT), con sede en el Instituto Henry Royce.

El profesor de Regius Philip Withers dijo:"En este trabajo, Seguimos el movimiento de las nueces de Brasil y los cacahuetes a través de una tomografía computarizada de rayos X de lapso de tiempo mientras el paquete se agitaba repetidamente. Esto nos permitió ver por primera vez el proceso por el cual las nueces de Brasil pasan por encima del maní para subir a la cima ".

El equipo capturó el experimento de imágenes único en video que muestra la evolución temporal de la mezcla de nueces en 3D. Se ve que los cacahuetes se filtran hacia abajo mientras que tres nueces de Brasil más grandes se elevan hacia arriba. La primera nuez de Brasil alcanza el 10% superior de la altura del lecho después de 70 ciclos de cizalla, con las otras dos nueces de Brasil alcanzando esta altura después de 150 ciclos de cizalla. Las nueces de Brasil restantes aparecen atrapadas hacia el fondo y no se elevan hacia arriba.

Dr. Parmesh Gajjar, autor principal del estudio, agrega:"Críticamente, la orientación de la nuez de Brasil es clave para su movimiento ascendente. Hemos descubierto que las nueces de Brasil comienzan inicialmente en posición horizontal, pero no comienzan a subir hasta que primero han girado lo suficiente hacia el eje vertical. Al llegar a la superficie, luego vuelven a una orientación plana.

"Nuestro estudio destaca el importante papel de la forma y la orientación de las partículas en la segregación. Además, esta capacidad de rastrear el movimiento en 3D allanará el camino para nuevos estudios experimentales de mezclas segregantes y abrirá la puerta a simulaciones aún más realistas y potentes modelos predictivos. Esto nos permitirá diseñar mejor los equipos industriales para minimizar la segregación de tamaño, lo que conducirá a mezclas más uniformes. Esto es fundamental para muchas industrias, por ejemplo, garantizar una distribución uniforme de los ingredientes activos en tabletas medicinales, sino también en el procesamiento de alimentos, minería y construcción ".