Гранулированные системы, такие как песчаные дюны или оползни: новое исследование поможет ученым описать, как они работают

Исследователи разработали метод визуализации распределения сил между отдельными частицами в трехмерной гранулированной системе. Используя фотоупругие материалы и лазерные световые срезы, ученые смогли отследить, как силы передаются через 107 зерен в лабораторных условиях, что раньше было возможно только для одного слоя частиц.

Понимание того, когда гранулированная система течет как жидкость, а когда обладает прочностью и ведет себя как твердое тело, имеет решающее значение для многих областей. Это важно для промышленных и сельскохозяйственных процессов, таких как транспортировка зерна или таблеток, а также для оценки геологических рисков, например, прогнозирования устойчивости склона горы или вероятности камнепада.

«Мы использовали лазерный световой срез, чтобы осветить один срез по всей гранулированной системе. На этом освещенном срезе мы могли видеть, какие зерна передают силы», — объясняют авторы. Этот метод аналогичен тому, как врачи реконструируют трехмерные изображения органов из двухмерных снимков компьютерного томографа. В планах ученых — масштабировать эксперимент на большее количество зерен и изучить, как распределение сил меняется при внешнем воздействии на систему.