Ученые из Ливерпульского университета вместе с коллегами из Университета Нового Южного Уэльса (Сидней, Австралия) разобрались, как ведут себя мягкие материалы на микроуровне. Эти материалы — например, зубная паста или косметические кремы — легко гнутся, сжимаются и меняют форму даже при слабом воздействии. Они важны в пищевой промышленности, медицине, производстве тканей, 3D-печати и даже в создании аккумуляторов.

В новом исследовании, опубликованном в издании Journal of Colloid and Interface Science, ученые впервые смогли увидеть, что происходит внутри жидких кристаллов при деформации. Они использовали метод реомикроскопии. Так удалось разглядеть, как в одном и том же веществе одновременно проявляются свойства жидкости и твердого тела.

Реомикроскопия — метод, сочетающий микроскопию и механическое воздействие: материал растягивают или сжимают, одновременно фиксируя, как меняется его структура. Позволяет увидеть, где вещество ведет себя как жидкость, а где — как твердое тело.

Раньше подобные исследования опирались на косвенные методы, которые не давали полной картины, — объясняет Эстер Гарсия-Туньон, руководитель работы. — Мы же увидели, что изменения структуры связаны не с плавным течением, как думали раньше, а с микроразрывами внутри материала.

Это открытие поможет улучшить производство: например, точнее рассчитывать срок годности продуктов или настраивать оборудование для 3D-печати.

Практическая ценность работы — в возможности точнее управлять свойствами мягких материалов. Например:

• Пищевая промышленность — можно оптимизировать консистенцию соусов, йогуртов, чтобы они лучше хранились и не расслаивались.
• Медицина — создание более стабильных гелей для ранозаживляющих повязок или инъекционных препаратов.
• 3D-печать — контроль затвердевания чернил для уменьшения брака.

Исследование проводилось на модельных жидких кристаллах — не факт, что результаты полностью перенесутся на сложные многокомпонентные системы (например, те же кремы или полимеры). Нужны дополнительные эксперименты.

Ранее ученые решили проблему хрупкости энергохранилищ.