जर्मनी और अमेरिका के शोधकर्ताओं ने एक नई व्याख्या ढूंढी है कि क्यों नरम ठोस सतह पर आसानी से चिपक जाते हैं लेकिन उन्हें निकालना मुश्किल होता है। हालांकि विशेषज्ञों ने लंबे समय से अनुमान लगाया था कि विभिन्न रासायनिक प्रक्रियाएं और सामग्री-विशिष्ट गुण इस तथाकथित चिपकने वाली हिस्टैरिसीस में भूमिका निभा सकते हैं, फ्रीबर्ग, पिट्सबर्ग और एक्रोन विश्वविद्यालयों की एक टीम ने अब दिखाया है कि अकेले सतह का खुरदरापन ही इसके लिए पर्याप्त है। . टीम के अनुसार, यह खोज नरम सामग्रियों की चिपचिपाहट के बारे में हमारे सोचने के तरीके को मौलिक रूप से बदल सकती है।
यदि आपने कभी पाया है कि किसी वस्तु को किसी चीज़ से चिपकाना आसान है, लेकिन एक बार चिपक जाने के बाद उसे छुड़ाना लगभग असंभव है, तो आपने चिपकने वाली हिस्टैरिसीस को क्रियाशील होते देखा है। टीम के सह-नेता बताते हैं, "कोई भी नरम सामग्री संपर्क बनाते समय इस हिस्टैरिसीस को दिखाएगी।" लार्स पास्टेवका, में एक भौतिक विज्ञानी फ्रीबर्ग में माइक्रोसिस्टम्स इंजीनियरिंग विभाग. "स्कॉच टेप और चिपचिपे नोट आसानी से जुड़ जाते हैं लेकिन अलग करना मुश्किल होता है।"
1966 में, वैज्ञानिकों ने इस व्यवहार की व्याख्या करने के लिए एक सामान्य नियम विकसित किया जिसे डहलक्विस्ट मानदंड कहा जाता है। यह मानदंड बताता है कि यदि कोई सामग्री बहुत नरम है - जिसे पेस्टेवका का कहना है कि कभी-कभी इसे 0.1 एमपीए से कम के यंग मापांक की आवश्यकता के रूप में अनुवादित किया जाता है - तो संपर्क में धकेलने पर यह "बंधन" करेगा, और जारी होने पर यह इस "बंधन" को बनाए रखेगा।
नए अध्ययन में, पास्टेवका कहते हैं, "हम दिखाते हैं कि कोई वास्तविक 'बंधन' नहीं है, लेकिन वह खुरदरापन संपर्क रेखा को पिन करता है, जिससे डहलक्विस्ट मानदंड के लिए एक भौतिक स्पष्टीकरण मिलता है।"
"स्टिक-स्लिप" अस्थिरताएं ऊर्जा का क्षय करती हैं
इस निष्कर्ष पर पहुंचने के लिए, पास्टेवका और फ़्रीबर्ग के सहकर्मी लिवमैट्स क्लस्टर ऑफ एक्सीलेंस विकसित मॉडल जो इंजीनियरिंग और भौतिकी के विभिन्न पहलुओं को एक साथ जोड़ते हैं। इन स्ट्रैंड्स में मानक संपर्क और फ्रैक्चर यांत्रिकी के साथ-साथ यादृच्छिक मीडिया में लोचदार रेखाओं पर अधिक अमूर्त शोध शामिल है (एक विषय जो जटिल प्रणालियों से निपटने वाली भौतिकी की शाखा के अंतर्गत आता है)। इन मॉडलों के परिणामों में अलग-अलग "छलांगें" दिखाई दीं, जिन्हें स्टिक-स्लिप अस्थिरता के रूप में जाना जाता है, जो तब होती हैं जब लोचदार निकायों की परिधि एक-दूसरे से संपर्क करती है।
ये स्टिक-स्लिप अस्थिरताएं ऊर्जा को नष्ट कर देती हैं और हिस्टैरिसीस को जन्म देती हैं, और पास्टेवका का कहना है कि फ्रीबर्ग में उनके सिद्धांत और मॉडलिंग समूह ने परिकल्पना की है कि वे आसंजन में भी भूमिका निभा सकते हैं। "इसकी पुष्टि करने के लिए, हमने एक्रोन में अपने प्रयोगात्मक सहयोगियों से उनके माप की जांच करने के लिए कहा," वे कहते हैं। "उन्होंने भी ये छलांगें देखीं।"
विगत परिकल्पनाएँ
वैज्ञानिकों ने पहले सुझाव दिया था कि नरम ठोस पदार्थों में आसंजन हिस्टैरिसीस विस्कोइलास्टिक ऊर्जा के अपव्यय के कारण हो सकता है - अर्थात, संपर्क के दौरान किसी सामग्री के विकृत होने पर गर्मी में खो जाने वाली ऊर्जा। यदि कोई सामग्री संपर्क के दौरान संपीड़ित होती है और रिहाई के दौरान फैलती है, तो ये ऊर्जा हानि संपर्क सतह की गति का प्रतिकार करेगी, जिससे पृथक्करण के दौरान चिपकने वाला बल बढ़ जाएगा।
एक अन्य व्याख्या कॉन्टैक्ट एजिंग नामक प्रक्रिया पर केंद्रित है, जिसमें संपर्क सतह पर रासायनिक बंधनों का निर्माण शामिल है। इस परिकल्पना के तहत, संपर्क जितना लंबा रहेगा, आसंजन उतना ही अधिक होगा।
यद्यपि दोनों स्पष्टीकरण शारीरिक रूप से प्रशंसनीय लगते हैं, "हमारे सिमुलेशन से पता चलता है कि देखी गई हिस्टैरिसीस को इन विशिष्ट ऊर्जा अपव्यय तंत्रों के बिना समझाया जा सकता है," कहते हैं एंटोनी सैनरफ़्राइबर्ग में एक पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता, जिन्होंने अध्ययन के अधिकांश सैद्धांतिक कार्य किए। "हमारे संख्यात्मक मॉडल में ऊर्जा अपव्यय का एकमात्र स्रोत संपर्क के किनारे की अचानक कूदने वाली गति है, जो सतह की खुरदरापन से प्रेरित है।"
चिपकने वाले पदार्थों के डिज़ाइन को सरल बनाना
चूँकि चिपचिपी होने के लिए डिज़ाइन की गई सामग्री प्रणालियाँ अक्सर विस्कोलेस्टिक होने के लिए भी डिज़ाइन की जाती हैं, पास्टेवका का कहना है कि नया काम (प्रतिवर्ती) चिपकने वाले के डिज़ाइन को सरल बना सकता है। ऐसे चिपकने वाले पदार्थों का उपयोग नरम रोबोटों की गति में किया जा सकता है, जहां रोबोट के संपर्क अंगों की भार-वहन क्षमता को नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है। एक अन्य अनुप्रयोग विनिर्माण संयंत्रों के लिए पिक-एंड-प्लेस सिस्टम हो सकता है, जो तेजी से सॉफ्ट रोबोटिक्स पर निर्भर हो रहे हैं।
बुलबुले पट्टियों को चिपचिपा बनाते हैं
इस अध्ययन में वर्णित प्रक्रियाएं इंटरफेशियल जल पुलों से भी प्रभावित होती हैं, और शोधकर्ताओं का कहना है कि वे अब आसंजन पर पानी के प्रभाव की खोज कर रहे हैं - विशेष रूप से केशिका आसंजन के रूप में। "चूंकि पानी सर्वव्यापी है, मेरा मानना है कि अधिकांश चिपकने वाले जोड़ों में कम से कम कुछ हद तक पानी की मध्यस्थता होती है," पेस्टेवका कहते हैं। "इसलिए हम इंटरफेस पर केशिकाओं के लिए समान (और यहां तक कि सरल) मॉडल बनाने में सक्षम हो सकते हैं।"
यह सब एक शोध परियोजना के लिए कुछ हद तक आश्चर्यजनक परिणाम है, जो पास्टेवका के अनुसार, मूल रूप से ट्राइबोइलेक्ट्रिसिटी पर केंद्रित है - वह घटना जिसके तहत एक दूसरे के संपर्क में आने वाली सतहें चार्ज हो जाती हैं। इस प्रभाव का उपयोग ऊर्जा संचयन के लिए किया जा सकता है, और यह उन प्रक्रियाओं से भी संबंधित है जो गरज के साथ बादलों को चार्ज करती हैं और बिजली पैदा करती हैं। "पिछले शोध से पता चला है कि चार्ज इंटरफेस पर विशिष्ट पैटर्न में होता है, और हमने सोचा कि यह इस बात से संबंधित हो सकता है कि इंटरफेस कैसे अलग होते हैं," पास्टेवका बताते हैं भौतिकी की दुनिया. "यही कारण है कि हमने पृथक्करण प्रक्रियाओं के विवरण पर गौर करने का निर्णय लिया और स्टिक-स्लिप अस्थिरताएं पाईं।"
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- स्रोत: https://physicsworld.com/a/sticky-materials-un-stick-themselves-in-jumps/
