Al pasear por la playa, nuestras huellas nos dicen que la arena debajo de la superficie debe haberse movido, pero no precisamente dónde o cómo. Ocurren movimientos similares en muchas otras sustancias naturales y artificiales, como nieve, materiales de construcción, polvos farmacéuticos, e incluso cereales.
Para examinar estos movimientos granulares en gran parte desconocidos, los académicos del Centro de Sydney en Geomecánica y Materiales Mineros SciGEM, incluido el Profesor de Ingeniería Civil, Itai Einav y el Asociado de Investigación Postdoctoral, el Dr. James Baker han desarrollado un nuevo método de rayos X que permite a los científicospara ver el interior de flujos granulares. La reografía de rayos X llamada, o "flujo de escritura", su enfoque recopila información mediante radiografía de alta velocidad de 3 puntos, y luego reúne esta información resolviendo un rompecabezas de estilo Sudoku.
"Imagine café en molinos, arroz en silos y minerales en cintas transportadoras; durante mucho tiempo hemos sabido que los granos ocultos dentro del bulto se mueven, pero hasta ahora no hemos entendido con precisión cómo. Nuestra reografía de rayos Xes el primer método físico para resolver esto ", explicó el profesor Einav.
Este avance es el último surgido del laboratorio "DynamiX" del equipo, una instalación única y personalizada que se estableció en 2015 para investigar los medios granulares fluidos. El laboratorio consiste en una gran sala de rayos X revestida de plomo, contres pares de fuentes y detectores móviles para permitir la interrogación de numerosos experimentos diferentes y una sala de control externa.
La nueva técnica de reografía de rayos X tiene la capacidad de formar una imagen tridimensional de granos en movimiento, lo que ha ayudado a los investigadores a comprender mejor cómo fluyen y se comportan las partículas en diversas circunstancias. En muchos ejemplos han descubierto que los medios granulares tienden a fluiren patrones y ondas únicos.
"A diferencia de los fluidos, descubrimos que los flujos granulares estacionarios tridimensionales confinados surgen a través de ciclos de contracción y expansión, a la 'pulmón granular'. Nuevamente, a diferencia de los fluidos, también encontramos que los granos tienden a viajar a lo largo de líneas paralelas, inclusocerca de límites curvos.
Experimentando con varios materiales granulares, el equipo también descubrió que la forma es un factor importante para determinar el flujo, por ejemplo, los granos de cebada alargados se mueven más rápido que sus contrapartes esféricas. En otras situaciones, los diferentes tipos de granos pueden tender a agruparse,o "segregar", como cuando se vacía una caja de cereal.
Los hallazgos de los investigadores se pueden aplicar a una serie de industrias, como ayudar a desarrollar mejores soluciones de silo para granos comestibles, prevenir el desperdicio y el deterioro en la agricultura y la fabricación de alimentos a gran escala, así como un transporte y almacenamiento más eficiente de los recursos mineros.
"Hasta ahora, comprender los movimientos granulares en materiales opacos ha sido durante mucho tiempo un desafío para muchas industrias como la ingeniería, la ciencia, la minería e incluso la agricultura", explicó el Dr. James Baker.
"Los beneficios potenciales abarcan muchas áreas, ya sea para comprender la mezcla de polvos farmacéuticos o el transporte eficiente de granos alimenticios o materiales de construcción"
El profesor Einav espera que el enfoque creativo de su equipo al usar un juego de lógica para responder a un problema científico largamente incomprendido pueda ayudar a repensar otros enfoques de investigación, "Hemos aplicado con éxito un enfoque novedoso a un problema en curso, por lo que debemos preguntarnos cómo¿los juegos pueden ayudarnos a lograr nuevos avances? "
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Materiales proporcionados por Universidad de Sydney . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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