Winzige Polymerfedern geben der Umweltsanierung einen Schub

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Eine Studie aus dem Labor von Sujit Datta unter der Leitung des Doktoranden Christopher Browne ergab, dass sich eine vielversprechende Klasse von Reinigungslösungen so verhält, dass sie sowohl traditionelle Flüssigkeitsmodelle verwirrt als auch ihre Nützlichkeit für Sanierungsbemühungen erklärt.

Das am 2.

März im Journal of Fluid Mechanics veröffentlichte Papier hilft bei der Lösung eines jahrzehntelangen Rätsels, warum diese Reinigungsmittel nur unter bestimmten Bedingungen funktionieren.Die Flüssigkeiten enthalten mikroskopisch kleine Polymerstränge, die wie Federn wirken, wenn sie sich durch poröses Gestein bewegen.

Aus Gründen, die die Wissenschaftler erst am Anfang zu verstehen beginnen, können diese Quellen winzige Wirbel in den Poren erzeugen, die den Fluss stören und Verunreinigungen aus den unterirdischen Winkeln und Ritzen herauslösen.

Browne’s Papier zeigt, dass, wenn die Poren nahe genug beieinander liegen, die Wirbel sich über die Räume hinweg synchronisieren und die Auswirkungen stärker werden.

Die Forscher nennen es eine Bistabilität, wobei sie sich auf die beiden möglichen Gleichgewichtszustände beziehen.

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Bistabilität findet sich in der gesamten physikalischen Welt, in allem, vom Lichtschalter bis zur Zellteilung.

In früheren Arbeiten war man davon ausgegangen, dass es nur einen einzigen Zustand in der Struktur des Flusses dieser Flüssigkeiten durch die Poren gibt.”Wir haben festgestellt, dass in einem porösen Medium, anstatt dass die Strömung überall gleichförmig ist, einige Poren eine Art von Strömungsstruktur aufweisen und andere Poren eine andere – eine Form von Bistabilität”, sagte Datta, ein Assistenzprofessor für chemische und biologische Verfahrenstechnik und Seniorautor der Arbeit.

Wenn wir verstehen, wie sich diese Strukturen bilden, können wir vorhersagen, wie sich die Flüssigkeit verhalten wird”.Polymerflüssigkeiten könnten ein wirksames Mittel zur Reinigung von Rohöl, Quecksilber und anderen Verunreinigungen aus verschmutzten Grundwasserleitern sein.

Aber wenn man nicht genau weiß, wie diese Flüssigkeiten funktionieren, und ihre Auswirkungen nicht vorhersagen kann, sind sie in sensiblen Umgebungen gefährlich.

Die Ingenieure bleiben bei ihrem Einsatz vorsichtig, weil in einigen Fällen die Verwendung der falschen Lösung die Sache noch verschlimmern kann.

Die Lösung des Aufräumproblems bedeutet, dass man sich näher mit….

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