聚酯薄膜起皺動力學(xué)機(jī)制揭示
紙張起皺、蛋白質(zhì)折疊、地質(zhì)斷層均為同理
據(jù)英國《自然》旗下《通訊·物理》雜志近日在線發(fā)表的一項最新研究，美國哈佛大學(xué)一個研究團(tuán)隊報告了聚酯薄膜起皺的動力學(xué)機(jī)制。該發(fā)現(xiàn)有助準(zhǔn)確理解一個看似常見的未解之謎——紙張如何起皺變成一個紙球，而其相關(guān)原理可以惠及生物學(xué)的蛋白質(zhì)折疊以及地震學(xué)的地質(zhì)斷層等領(lǐng)域。
把一張紙揉成一個紙球很簡單，也隨處可以見到。但是，這一過程背后的動力學(xué)機(jī)制卻非常之復(fù)雜。紙張起皺時會形成一個錯綜復(fù)雜的折痕網(wǎng)。雖然紙張會優(yōu)先沿著已有折痕彎曲，但是除非折疊順序和之前一模一樣，否則紙張每一次起皺，都會形成新的折痕。迄今為止，科學(xué)家尚不清楚是否有可能預(yù)測一張平滑的紙起皺形成紙球的方式。
此次，哈佛大學(xué)科學(xué)家奧馬爾·高特斯曼、舒摩兒·羅賓斯坦及其同事，反復(fù)地搓揉預(yù)先已被卷成圓柱體的單層聚酯薄膜（PET，是以聚對苯二甲酸乙二醇酯為原料，采用擠出法制成厚片，再經(jīng)雙向拉伸制成的薄膜材料），再把它們攤平，然后分析折痕模式的變化。研究人員發(fā)現(xiàn)，無論該聚酯薄膜已被揉過多少次，或者已有的折痕模式結(jié)構(gòu)如何，所有折痕的總長度不會隨機(jī)變化，而是以一種取決于某特定瞬間折痕長度的方式發(fā)生變化。
鑒于此，研究團(tuán)隊得以定義一個可以表征一張聚酯薄膜“皺度”的量。
研究人員認(rèn)為，這項發(fā)現(xiàn)將可以提供一種模型，用以表征其他受幾何和機(jī)械約束的系統(tǒng)的動力學(xué)特征，這些系統(tǒng)包括蛋白質(zhì)的折疊，以及可導(dǎo)致地震的地質(zhì)斷層系統(tǒng)。（記者張夢然)
(責(zé)任編輯：蘇玉梅)
