Arrugamiento de conchas confinadas. Los patrones de arrugas resultan cuando las capas inicialmente curvas están confinadas cerca de un plano. a, b, las simulaciones y los experimentos de recortes cuadrados de una silla de montar (a) y una esfera (b) muestran dominios de arrugas fuertemente ordenadas, junto con una respuesta más desordenada en la caja esférica (diamantes centrales en b). Presentamos una teoría de grano grueso para predecir el tipo y el diseño de dichos dominios de arrugas. c, Arrugas de grano grueso. Un punto (x, p(x)) en la capa inicial se desplaza a lo largo del plano por u y fuera del plano a una altura w. Los campos de grano grueso ueff y weff = 0 expresan un límite teórico en el que la capa está infinitesimalmente arrugada y perfectamente confinada. Crédito:Física de la naturaleza (2022). DOI:10.1038/s41567-022-01672-2
Un equipo de investigadores de la Universidad de Illinois en Chicago, la Universidad de Syracuse y la Universidad de Pensilvania, ha desarrollado un medio para mostrar cómo una determinada pieza de material se arruga después de haber sido aplanada. En su artículo publicado en la revista Nature Physics , el grupo describe los experimentos que realizaron con pequeñas piezas de plástico.
Investigaciones anteriores han demostrado que es difícil entender las reglas de arrugas para casi cualquier material; hay demasiadas variables involucradas para manejarlo. En este nuevo esfuerzo, los investigadores buscaron comprender cómo funciona la formación de arrugas en un solo material a medida que se arruga en un entorno controlable.
El trabajo siguió al trabajo realizado por Ian Tabasco, matemático de la Universidad de Illinois Chicago. Desarrolló una teoría centrada en los costos de energía involucrados cuando un material se arruga. Para probar sus teorías, los investigadores primero crearon simulaciones de respuestas materiales a la presión de formas descritas por las fórmulas matemáticas de Tabasco. Sin embargo, descubrieron que un entorno simulado no funcionaba, por lo que establecieron un escenario de prueba del mundo real.
Colocaron piezas delgadas y planas de plástico sobre una superficie de vidrio curvo y luego lo hicieron girar, lo que hizo que el plástico fuera aún más delgado a medida que tomaba la forma del vidrio curvo. Luego, colocaron las piezas curvas de plástico sobre una superficie húmeda y observaron cómo la tensión del agua forzaba el plástico a arrugarse. Luego usaron datos de las arrugas que se desarrollaron para afinar las simulaciones y descubrieron que hacerlo repetidamente conducía a la generación de reglas que describían cómo aparecían y se comportaban las arrugas.
Los investigadores encontraron, por ejemplo, que las arrugas que se formaban en filas en lugar de en los bordes de un parche dependían de la forma de la pieza de plástico justo antes de la formación de arrugas. También descubrieron que podían predecir dónde aparecerían las arrugas en una determinada pieza de plástico si dividían el área plástica en muchas subunidades pequeñas. Bajo tales condiciones, encontraron que los cálculos de Tabasco podrían usarse para describir los tipos de ondas que aparecerían y provocarían arrugas.
© 2022 Red Ciencia X El equipo ofrece una ley nueva y más simple de patrones de arrugas complejos
