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更准确!上海交大揭秘颗粒物质的“巴西果效应”,首次结合微观结构分析

Evelyn Zhang

“巴西果效应”的特殊物理现象,表现为当颗粒物质受到外界扰动时,大的颗粒会处在上面,而小的颗粒会处在下面。

这种效应的影响作用也相当广泛,对许多工业过程有重要意义,尤其是考虑到有混合或隔离需要的时候。它也是相关地球物理过程像泥石流、雪崩,小行星块大小分布等背后的重要机制,可以诱导颗粒分离大小、密度、摩擦,和不适应性。

颗粒物质的“巴西果效应”

但以往的研究中,往往是用宏观或经验的措施来解释这类实验结果,缺乏微观物理基础,因此不能提供一个准确和完整的整个过程。

近期,上海交通大学物理与天文学院王宇杰课题组,利用CT成像技术研究了循环剪切下方形容器中颗粒物质的巴西果效应,发现巴西果效应的形成受对流、成拱效应的共同作用。

课题组这一实验充分利用了三维CT成像技术的优势,通过对颗粒体系的微观结构和动力学进行分析,给出了上述两种作用的产生的具体物理过程。

结果表明,对流效应和拱效应在系统的分离过程中都起着重要作用,并且可以定量地确定它们各自的作用。

上述研究以“Microscopic structure and dynamics study of granular segregation mechanism by cyclic shear”为题,近日发表在《科学·进展》(Science Advance)上。

论文链接:https://advances.sciencemag.org/content/7/8/eabe8737


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