Letter 工学：動的ジャミングの最前面を通して衝撃によって引き起こされる高密度懸濁液の固化 2012年7月12日 Nature 487, 7406 doi: 10.1038/nature11187 液体は通常、侵入物体の周りを流れるが、マイクロメートルサイズの粒子の高密度懸濁液では、直観に反する現象が起こる。つまり、軽くかき乱された場合には液体のようになるが、強く突き動かされると硬くなる。せん断によってそのような粘稠化が起こる仕組みはレオロジー実験によって調べられ、流体力学的相互作用や粉粒体膨張と関係付けられてきた。しかし、これらのメカニズムはいずれも、衝撃の下で非常に大きい正の垂直応力を発生する懸濁液の性質を、単独では説明できない。実例で示せば、そのような応力は、懸濁液上を人が走って沈まずに渡れるほど大きく、せん断または伸長の下で観測された上限をはるかに超えることがある。今回我々は、この応力が、衝撃によって生じる固化の最前面に起因することを示す。この面によって、当初圧縮性であった粒子マトリックスが、急拡大するジャミング領域（ある密度以上に詰まって固まった状態状態）に変換され、最終的には並外れた量の運動量吸収がもたらされる。我々は、高速ビデオ撮影、埋め込み方式による力検出、X線画像化によって、水にコーンスターチを懸濁した液をたたく金属棒がこの過程によって減速する際の詳細な動力学をとらえた。また、動的な固化とそれが周りの懸濁液に及ぼす影響に関してモデルを開発し、このモデルは観測された挙動を定量的に再現した。我々の知見は、ずり粘稠化によって衝撃抵抗が支配されるという過去の解釈を再検討する必要性を示唆している。 Full Text PDF 目次へ戻る
