Жидкости

Один из самых опасных вариантов неньютоновского поведения наблюдается при смешивании песка с водой; при этом возникает субстанция, которую часто называют зыбучим песком. Пока на него не оказывается давление, он ведет себя как полутвердое вещество, а под давлением становится текучей жидкостью – происходит процесс разжижения. Вот почему, если вы попали в зыбучий песок, борьба и движения с целью выбраться из ловушки разжижают его и вы погружаетесь всё глубже. Вопреки всему, что вы видели в кино, вы вряд ли утонете, погрузившись с головой в зыбучий песок; поскольку плотность этой жидкости выше плотности вашего тела, она, после того как вы погрузитесь по пояс, начнет вас выталкивать вверх. И все же выбраться из зыбучего песка очень трудно: если вы не двигаетесь, то жидкость густеет и твердеет вокруг вашего тела, а если двигаетесь, разжижается и вам трудно найти опору. Иными словами, вы застреваете и вынуждены дожидаться спасения извне – здесь-то вас и поджидает смертельная опасность.

Но есть явление и поопаснее зыбучего песка – разжижение, связанное с землетрясениями. Здесь, еще в одном примере неньютоновской жидкости, давление от колебаний разжижает почву, вызывая, как правило, серьезные разрушения. Вспомните хотя бы землетрясение 2011 г. в Новой Зеландии: оно обрушилось на город Крайстчерч и вызвало сильное разжижение грунтов. В результате были разрушены дома и на город хлынули тысячи тонн песка и пыли.

Как оказалось, неньютоновское разжижение как раз и нужно было Ласло Биро, чтобы заставить газетные чернила работать в авторучке. Он предположил, что чернила с таким свойством будут легко вытекать при письме, а на бумаге снова станут густыми и вязкими и высохнут так быстро, что не размажутся. Ласло начал работу по изобретению идеальной ручки вместе с братом-химиком; преодолев множество препятствий, в том числе эмиграцию в Аргентину в самом начале Второй мировой войны, они в итоге сумели создать работающий инструмент. В их ручке есть резервуар с чернилами, питающий крохотный вращающийся шарик; когда вы пишете, шарик вращается, оказывая на чернила достаточное давление, чтобы изменить их вязкость, и они начинают течь из резервуара на него. В этот момент они вновь становятся густыми и клейкими и остаются такими до тех пор, пока не попадут на бумагу; там они вновь начинают течь. Когда вы поднимаете ручку, освобождая чернила от давления, они густеют, а растворители в них, впервые оказавшиеся под воздействием воздуха, быстро испаряются, оставляя на бумаге красители и создавая таким образом прочную отметку. Гениально!

Как вы, вероятно, догадываетесь, с годами ингредиенты таких прекрасных чернил стали производственным секретом. Но если вы хотите понять, насколько они хороши, напишите что-нибудь на листе бумаги шариковой ручкой, а потом попытайтесь это стереть пальцем или хотя бы размазать. Это трудно. Но это не единственное преимущество неньютоновских чернил в шариковых ручках перед более текучими чернилами авторучек. Поскольку они текут не под действием капиллярных явлений, они не сочатся, впитываясь в бумагу. Чернила химически составлены так, что имеют низкое поверхностное натяжение, вступая в контакт с волокнами целлюлозы, а также керамической пудрой и пластификаторами, которые добавляют в верхний слой бумаги, чтобы сделать его глянцевым (так называемое проклеивание). Чернила для авторучек и другие жидкие чернила обладают высоким поверхностным натяжением по отношению к проклеиванию, остаются на поверхности глянцевой бумаги и разбиваются на крохотные капельки. Если вы когда-нибудь пытались написать что-нибудь на обложке глянцевого журнала авторучкой или, скажем, подписаться ей на обороте кредитки, вы наверняка замечали, что чернила на нее не ложатся. Но чернила из шариковой ручки сохнут, кажется, всюду и остаются там, куда вы их нанесли – даже если вы пишете вниз головой, – потому что они не текут под действием силы тяжести, а накатываются на страницу.

Если вы и правда попытаетесь писать вниз головой, то обнаружите еще одно достоинство шариковой ручки. Как и перьевая авторучка, она не будет работать, если в резервуаре с чернилами образуется вакуум. Но для шариковой ручки есть простой способ это предотвратить: верх резервуара открыт воздуху, а чернила имеют высокую вязкость и не текут, если не испытывают сильного давления, поэтому они не проникают наружу. Здорово, да? Всё это означает, что, к счастью для забывчивых, шариковую ручку можно оставить на дне сумки на несколько месяцев, и она не потечет и не перемажет все ваши пожитки. Даже если вы забудете надеть колпачок и ручка будет лежать у вас в кармане без всякой защиты, велика вероятность, что чернила из нее не выльются.