دانشمندان دانشگاه ییل توانسته‌اند با ابداع روشی جدید، کشش‌سطحی جامدات نرم را اندازه‌گیری کنند. اندازه‌گیری کشش‌سطحی در جامدات بسیار دشوار و نیازمند مطالعه حالت توده‌ای آن‌ها است، اما روش جدید این نیاز را مرتفع می‌کند.

به‌خوبی می‌دانیم که کشش‌سطحی یک مایع، چگونگی خیس کردن جامد زیرین آن را تعیین می‌کند، اما مشخصه‌های خیسی به تنش‌های سطحی خود جامد نیز بستگی دارد. با این حال، اندازه‌گیری کشش‌سطحی یک جامد بسیار دشوار است. رابرت استایل (Robert Style) و همکارانش از دانشگاه ییل، روش جدیدی را برای اندازه‌گیری تنش سطحی در سطوح نرم ارایه می‌دهند که بر خلاف روش‌های فعلی، نیاز به دانستن ویژگی‌های توده‌ای جامد زیرین ندارد.

استایل و همکارانش مطالعه‌ می‌کنند که وقتی یک قطره مایع بر روی سطح نرمی می‌افتد، آن سطح چگونه خم می‌شود. معمولا زاویه‌ای که سطوح قطرات و جامد با هم برخورد می‌کنند – زاویه تماس – با قانون یانگ‌ تعیین می‌شود، اما نویسندگان نشان می‌دهند که زاویه تماس اندازه‌گیری شده بر روی سطوح نرم با مقدار پیش‌بینی‌شده فاصله زیادی در حدود 30 درجه دارد. آن‌ها استدلال می‌کنند که این ناتوانی معادله یانگ بر روی سطح نرم ناشی از این است که کشش سطحی مایع می‌تواند یک جامد نرم را تا حد زیادی تغییر شکل دهد.

نویسندگان با استفاده از میکروسکپی هم‌کانون (confocal) قطرات گليسيرين و روغن را با اندازه‌های متفاوت بر روی ژل سیلیکونی با ضخامت مختلف مطالعه می‌کنند. آن‌ها نشان می‌دهند ناحیه بسیار کوچکی حوالی خط تماس وجود دارد که تغییرشکل در آن جهانشمول است، بدین معنا که تنها به کشش سطحی جامد زیرین بستگی دارد. رهیافت استایل و همکارانش برای اولین‌بار اندازه‌گیری تنش‌های سطحی را در جامدات نرم – فارغ از ویژگی‌های شکل‌پذیری توده‌ای آن‌ها – امکان‌پذیر می‌کند.

منبع: Wetting Physics on a Squishy Surface

مرجع: http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.110.066103