Czemu ślina się „ciągnie”?

Ślina jest chyba cieczą z którą najczęściej mamy do czynienia, oprócz zwykłej wody. Każdy zatem zdaje sobie sprawę, że te dwa płyny bardzo się różnią, choć może nie każdy zastanawiał się, czemu. Ale naukowcy są od tego, żeby zastanawiać się nad takimi rzeczami. Rozgryzienie, dlaczego ślina ciągnie się w nitki na których formują się perełkowate zgrubienia, wymagało współpracy uczonych z aż trzech uniwersytetów: MIT, Uniwersytetu Purdue'a i Uniwersytetu Rice'a.

Wystarczy nanieść trochę śliny na dwa palce i powoli je oddalić, żeby przekonać się, że wyciąga się ona w nitkę, na której powstają małe „perełki". Oczywiście, jest wiele innych cieczy, które zachowują się podobnie: detergenty, leki, większość płynów fizjologicznych. Zrozumienie i opisanie tego zjawiska daje potencjalnie wiele korzyści praktycznych w konstruowaniu urządzeń, dlatego zainteresowała się nim aż tak liczna ekipa.

Płyny takie nazywane są „lepkosprężystymi", zawierają one długie łańcuchy złożone z polimerów, w przypadku śliny są to białka, mukopolisacharydy. Gareth McKinley, wykładowca inżynierii mechanicznej odkrył, że oprócz lepkości i sprężystości, równie ważną rolę odgrywają inne czynniki: bezwładność płynu - czyli skłonność do poruszania się aż do momentu przyłożenia zewnętrznej siły hamującej, a także czas, przez jaki powierzchnia uformowanej nitki drga (przepływa tam i z powrotem) od momentu, kiedy zastopujemy rozciąganie. Formowanie się perełek na rozciąganej płynnej nici zależy zatem od delikatnej równowagi dwóch współczynników: sił lepkości do sił bezwładności oraz czasu potrzebnego na powrót do własnego kształtu (od momentu zastopowania rozciągania) do czasu trwania drgań.

Zaskoczeniem jest fakt, że mechanizm ten jest aż tak skomplikowany a także fakt znaczenie sił bezwładności w tym równaniu. Ciecze newtonowskie, jak zwykła woda, są przewidywalne w swoich reakcjach, opisy zachowania cieczy lepkosprężystych były do tej pory błędne.

Zrozumienie zachowania takich płynów pozwoli na projektowanie dokładniejszych systemów kontroli przepływu, na przykład w aparaturze laboratoryjnej, aparaturze medycznej, dozownikach leków, czy choćby głowicach drukarek atramentowych.

ciecze nienewtonowskie ciecze lepkosprężyste mechanika płynów łańcuchy polimerów ślina mukopolisacharydy Gareth McKinley