聚酯薄膜起皱动力学机制揭示

2018-11-22 　来源:科技日报

据英国《自然》旗下《通讯·物理》杂志近日在线发表的一项最新研究，美国哈佛大学一个研究团队报告了聚酯薄膜起皱的动力学机制。

该发现有助准确理解一个看似常见的未解之谜——纸张如何起皱变成一个纸球，而其相关原理可以惠及生物学的蛋白质折叠以及地震学的地质断层等领域。

把一张纸揉成一个纸球很简单，也随处可以见到。但是，这一过程背后的动力学机制却非常之复杂。

纸张起皱时会形成一个错综复杂的折痕网。虽然纸张会优先沿着已有折痕弯曲，但是除非折叠顺序和之前一模一样，否则纸张每一次起皱，都会形成新的折痕。

迄今为止，科学家尚不清楚是否有可能预测一张平滑的纸起皱形成纸球的方式。

此次，哈佛大学科学家奥马尔·高特斯曼、舒摩儿·罗宾斯坦及其同事，反复地搓揉预先已被卷成圆柱体的单层聚酯薄膜(PET，是以聚对苯二甲酸乙二醇酯为原料，采用挤出法制成厚片，再经双向拉伸制成的薄膜材料)，再把它们摊平，然后分析折痕模式的变化。

研究人员发现，无论该聚酯薄膜已被揉过多少次，或者已有的折痕模式结构如何，所有折痕的总长度不会随机变化，而是以一种取决于某特定瞬间折痕长度的方式发生变化。

鉴于此，研究团队得以定义一个可以表征一张聚酯薄膜“皱度”的量。

研究人员认为，这项发现将可以提供一种模型，用以表征其他受几何和机械约束的系统的动力学特征，这些系统包括蛋白质的折叠，以及可导致地震的地质断层系统。