Еще в 2015 году украинский программист под ником Джон Панч опубликовал ролик, где высыпанные им на горячую сковородку гидрогелевые шарики начинают хаотично подпрыгивать.
За два года смешное видео посмотрели более миллиона человек, среди которых оказался специалист в области физики мягких материалов при Лейденском университете в Нидерландах Скотт Вайтукайтис. Конечно, ученому было понятно, по каким причинам шарики пришли в движение – давно описанный эффект Лейденфроста гласит, что жидкость при контакте с очень горячим телом создает изолирующий слой пара, который предохраняет ее от быстрого выкипания.
В случае, когда жидкость была заключена в гелевую оболочку, пар вырывался наружу, заставляя шар отскакивать от поверхности. Однако голландского ученого заинтересовало, за счет чего шарикам в видео украинца удавалось подскакивать так долго.
Вайтукайтис повторил эксперимент в лаборатории. Оказалось, что, когда гидрогель соединяется с очень горячей поверхностью, происходит взрыв пара. Это заставляет вибрировать нижнюю часть шарика.
«Этот пар создает давление, которое на самом деле деформирует нижнюю часть шара. Мы обнаружили принципиально новый тип эффекта Лейденфроста. Этот эффект для гидрогеля превращает каждый шарик в крошечный паровой двигатель», — заявил Скотт Вайтукайтис.
Эксперименты показали, что если шарики были сброшены с высоты менее 4 сантиметров, то они начинали прыгать все выше и выше, пока не достигали этой высоты, где стабилизировались в течение нескольких минут. При падении с большей высоты, с каждым отскоком они уменьшали высоту «прыжка», пока не фиксировались на высоте 4 сантиметров. Оказалось, что 4 сантиметра были высотой, на которой энергия от нагрева компенсирует потерю энергии при ударе. По словам Вайтукайтиса, некоторые шарики могли прыгать так до 10 минут, пока не начинал плавиться полимер, из которого они сделаны.
В дальнейшем ученые планируют использовать данное свойство гидрогеля для создания двигателей мягких роботов, поскольку подобный материал мог бы избавить робота от классических батарей.
Читайте также:
Жидкое твердое тело в физике – теперь это возможно
Священная кипящая река, затерянная в Амазонии
