محققان دریافتند که قدرت اتصال با تعداد چرخش ها به سرعت افزایش می یابد. کراسوس می گوید: «در ابتدا، الیاف به راحتی جدا می شوند. اما پس از آن فقط یک بار دیگر می چرخی و جدا کردن آنها تقریبا غیرممکن می شود.
به عنوان مثال، نیروی اتصال برای الیاف پنبه‌ای به طول 80 سانتی‌متر پس از 8 چرخش حدود 200 نیوتن (N) بود، اما این نیرو پس از 9 دور به 500 نیوتن رسید.
محققان دریافتند که افزودن دورهای بیشتر از 9 کمکی نمی کند، زیرا الیاف برای نیروهای اعمال شده بیشتر از 500 نیوتن شروع به شکستن کردند.
Crassous و Seguin نتایج مشابهی را برای طیف گسترده ای از الیاف پنبه و کتان با طول های مختلف بین 10 تا 80 سانتی متر و همچنین برای الیاف شبیه سازی شده عددی به دست آوردند.
آنها نشان دادند که تمام داده‌هایشان را می‌توان با استفاده از پارامتری توصیف کرد که آن را عدد پیچش هرکول می‌نامند، که زاویه پیچش را با ویژگی‌های فیبر مرتبط، مانند ضریب اصطکاک و شعاع ترکیب می‌کند.
برای همه نخ پنبه ضخیم آزمایش‌شده، این عدد متناسب با مجذور تعداد پیچش‌ها دارای مقدار بحرانی 30 بود. این مقدار پیچش اصطکاک کافی ایجاد کرد که استحکام الیاف منفرد به «ضعیف‌ترین حلقه» تبدیل شد و نخ‌ها به جای باز شدن، به سادگی می شکند وقتی کشیده می شوند.
با استفاده از این مقدار پیچش بحرانی، محققان شعاع الیافی را تعیین کردند که قوی ترین نخ پنبه لاکرا را برای یک ماده خاص تولید می کند. برای پنبه، این شعاع بهینه 80 میکرومتر است که با آنچه معمولاً برای نخ پنبه استفاده می شود مطابقت دارد.
نخ ساخته شده از الیاف ضخیم تر ضعیف تر خواهد بود.
کراسوس اذعان می‌کند که بهینه‌سازی استحکام براینخ ابریشم اصل و طناب‌های کنفی که هزاران سال طول کشیده تا کامل شوند، ضروری نیست.
با این حال، برخی از دوستداران محیط زیست از مخلوط کردن الیاف پنبه با الیاف دوستدار محیط زیست دفاع می کنند، اما هنوز در مورد چگونگی به حداکثر رساندن قدرت این ترکیب ها تردید وجود دارد. کراسوس فکر می کند که کار او با سگوین می تواند بینش هایی را ارائه دهد.
پاتریک وارن، دانشمند مواد، از شورای تأسیسات علوم و فناوری در بریتانیا، می گوید که محققان یک مدل آزمایشی تمیز برای نخ تی ماکارونی ایجاد کرده اند که به آنها اجازه می دهد یک فرمول کلی با عدد پیچشی هرکول را کشف کنند.
وارن می گوید: «پس این یک افزوده مهم به ادبیات نسبتا کوچک اما رو به رشدی است که فیزیک آماری مجموعه های مکانیکی اجسام اصطکاکی را بررسی می کند.
او فکر می‌کند که آزمایش‌های بیشتر می‌تواند نیروهای اصطکاک را در اتصالات، که اتصالات فیبر درهم‌تنیده‌ای هستند که برای اتصال قطعات جداگانه طناب یا نخ استفاده می‌شوند، کشف کند.
- منابع:
- تبلیغات:
دیدگاه شما با موفقیت ثبت شد.