L’une des propriétés les plus intéressantes des matériaux granulaires est leur capacité à s’auto-organiser. Lorsqu’un matériau granulaire est versé dans un récipient, il finira par se stabiliser. Cette configuration est souvent caractérisée par la formation d’arcs et de voûtes, qui contribuent à supporter le poids du matériau.
Comment les matériaux granulaires parviennent-ils à former ces structures ? Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Université d’Amsterdam donne un aperçu. L'étude, publiée dans la revue Nature Physics , montre que les matériaux granulaires sont capables de s'auto-organiser en utilisant un processus appelé convection granulaire. .
La convection granulaire est un processus dans lequel la chaleur est transférée à travers un matériau granulaire par le mouvement de ses particules. Lorsqu’un matériau granulaire est chauffé, les particules au fond du récipient deviendront plus chaudes que les particules au sommet. Cette différence de température fait monter les particules du bas, tandis que celles du haut chutent. Ce mouvement de particules crée un flux convectif qui contribue à répartir la chaleur dans tout le matériau.
Les chercheurs ont découvert que la convection granulaire peut également aider à auto-organiser les matériaux granulaires. Lorsqu’un matériau granulaire est chauffé, le flux convectif provoque le déplacement et la réorganisation des particules. Ce réaménagement peut conduire à la formation d’arcs et de voûtes, qui contribuent à supporter le poids du matériau.
Les découvertes des chercheurs pourraient avoir des implications importantes pour la conception de structures utilisant des matériaux granulaires. En comprenant comment les matériaux granulaires s'auto-organisent, les ingénieurs pourraient concevoir des structures plus stables et moins susceptibles de s'effondrer.
Lorsqu'un matériau granulaire est confiné, comme dans un silo ou une trémie, il peut se coincer. Cela se produit lorsque les particules sont si étroitement serrées les unes contre les autres qu’elles ne peuvent plus bouger. Le bourrage peut causer des problèmes dans les environnements industriels, par exemple lorsqu'il empêche les matériaux de s'écouler d'un silo.
Les chercheurs ont découvert que la convection granulaire peut également contribuer à réduire les blocages. Lorsqu’un matériau granulaire est chauffé, le flux convectif provoque le déplacement et la réorganisation des particules. Ce réarrangement peut conduire à la formation de canaux et de chemins permettant à la matière de s'écouler.
Les découvertes des chercheurs pourraient avoir des implications importantes pour la conception d’équipements industriels traitant des matériaux granulaires. En comprenant comment les matériaux granulaires se sortent d’un bourrage, les ingénieurs pourraient concevoir des équipements moins susceptibles de se coincer et plus efficaces.
