Les scientifiques découvrent le casse-tête de «la noix du Brésil», comment les plus grosses noix atteignent-elles le sommet? – Technoguide

Les scientifiques ont pour la première fois capturé la dynamique complexe du mouvement des particules dans les matériaux granulaires, aidant à expliquer pourquoi les noix mélangées voient souvent les plus grosses noix du Brésil se rassembler au sommet. Les résultats pourraient avoir un impact vital sur les industries aux prises avec le phénomène, telles que les produits pharmaceutiques et les mines.

Beaucoup de gens auront l’expérience de tremper leurs mains dans un sac de noix mélangées pour trouver les noix du Brésil au sommet. Cet effet peut également être facilement observé avec les boîtes de céréales, les plus gros articles montant vers le haut. De manière familière, ce phénomène de ségrégation des particules en fonction de leur taille est connu sous le nom d ‘«effet noix du Brésil» et a également d’énormes implications pour les industries où un mélange inégal peut dégrader de manière critique la qualité du produit.

Maintenant, pour la première fois, des scientifiques de l’Université de Manchester ont utilisé l’imagerie 3D à résolution temporelle pour montrer comment les noix du Brésil montent à travers un tas de noix. Le travail montre l’importance de la forme des particules dans le processus de démélange.

Une difficulté courante lors de l’examen des matériaux granulaires est de suivre ce qui arrive aux particules à l’intérieur du tas, ce qui ne peut pas être facilement vu. Cette nouvelle recherche publiée dans la revue Scientific Reports fait une percée clé dans notre compréhension en utilisant des techniques d’imagerie avancées au nouveau Centre national de recherche pour la tomographie par rayons X en laboratoire (NXCT), basé à l’Institut Henry Royce.

Le professeur Regius Philip Withers a déclaré: “Dans ce travail, nous avons suivi le mouvement des noix et des arachides du Brésil par tomographie par rayons X accélérée alors que la meute était agitée à plusieurs reprises. Cela nous a permis de voir pour la première fois le processus par lequel les noix du Brésil dépassent les arachides pour se hisser au sommet. “

L’équipe a capturé l’expérience d’imagerie unique sur vidéo montrant l’évolution temporelle du mélange de noix en 3D. On voit que les arachides percolent vers le bas tandis que trois plus grosses noix du Brésil montent vers le haut. La première noix du Brésil atteint les 10% supérieurs de la hauteur du lit après 70 cycles de cisaillement, les deux autres noix du Brésil atteignant cette hauteur après 150 cycles de cisaillement. Les noix du Brésil restantes semblent piégées vers le bas et ne montent pas vers le haut.

Le Dr Parmesh Gajjar, auteur principal de l’étude, ajoute: “De manière critique, l’orientation de la noix du Brésil est la clé de son mouvement ascendant. Nous avons constaté que les noix du Brésil commencent initialement à l’horizontale mais ne commencent à monter qu’après avoir tourné suffisamment. vers l’axe vertical et en atteignant la surface, ils reviennent alors à une orientation plate.

“Notre étude met en évidence le rôle important de la forme et de l’orientation des particules dans la ségrégation. De plus, cette capacité à suivre le mouvement en 3D ouvrira la voie à de nouvelles études expérimentales sur les mélanges de ségrégation et ouvrira la porte à des simulations encore plus réalistes et à des modèles prédictifs puissants. Cela nous permettra de mieux concevoir les équipements industriels afin de minimiser la ségrégation des tailles, conduisant ainsi à des mélanges plus uniformes. Ceci est essentiel pour de nombreuses industries, par exemple pour assurer une distribution uniforme des ingrédients actifs dans les comprimés médicinaux, mais aussi dans la transformation des aliments, les mines et la construction . “

Les matériaux avancés sont l’une des balises de recherche de l’Université de Manchester – des exemples de découvertes pionnières, de collaboration interdisciplinaire et de partenariats intersectoriels qui s’attaquent à certains des plus grands défis auxquels la planète est confrontée. #ResearchBeacons

Source de l’histoire:

Matériel fourni par l’Université de Manchester. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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