Une étude récente menée par une équipe de chercheurs a apporté un nouvel éclairage sur les modèles de mouvement inattendus des polymères annulaires sous cisaillement. À l’aide de techniques de simulation de pointe, l’équipe a étudié la dynamique des polymères cycliques dans un écoulement de Couette, un type d’écoulement de cisaillement dans lequel deux plaques parallèles se déplacent à des vitesses différentes, créant ainsi un gradient de vitesse.
Leurs découvertes ont révélé que les polymères annulaires présentent des modèles de mouvement distincts en fonction de leur taille et de la force de la force de cisaillement. À de faibles taux de cisaillement, les polymères à petits anneaux se comportent de manière similaire aux polymères linéaires, s'alignant sur la direction d'écoulement et culbutant périodiquement. Cependant, à mesure que le taux de cisaillement augmente, une transition remarquable se produit :les polymères à petits anneaux commencent à tourner rapidement autour de leur axe central, à la manière de toupies.
Ce mouvement de rotation est entraîné par l'interaction entre l'écoulement induit par le cisaillement et les caractéristiques structurelles uniques des polymères annulaires. Contrairement aux polymères linéaires, les polymères cycliques manquent d’extrémités de chaîne et présentent une conformation fermée qui permet un transfert d’énergie efficace. La force de cisaillement provoque la déformation et la rotation des polymères annulaires, conduisant au mouvement de rotation observé.
En outre, les chercheurs ont découvert que la dynamique de rotation des polymères cycliques dépend de la taille. Les polymères annulaires plus petits tournent plus rapidement que leurs homologues plus grands, démontrant une dépendance au rayon de giration du polymère. Ce comportement dépendant de la taille résulte de l'interaction entre la résistance à l'écoulement induite par le cisaillement et l'inertie de rotation du polymère.
La découverte de ces modèles de mouvement inattendus des polymères annulaires sous cisaillement ouvre de nouvelles voies pour explorer la riche physique des fluides complexes et concevoir des matériaux aux propriétés adaptées. Le mouvement de rotation des polymères cycliques sous cisaillement pourrait avoir des implications dans diverses applications, telles que les dispositifs microfluidiques, les mélanges de polymères et les systèmes d’administration de médicaments.
En dévoilant la dynamique complexe des polymères cycliques, cette étude contribue à une compréhension plus large des fluides complexes et donne un aperçu des applications potentielles de ces matériaux dans divers domaines scientifiques et technologiques.
