Was Sandburgen mit Wissenschaft zu tun haben
Jennifer Vail | Sarah Cotts
August 14, 2023
Der blaue Sommerhimmel und warme Temperaturen locken uns an den Strand. Schließlich steht Sommer für Spaß in der Sonne, beim Surfen und im Sand. Und was wäre ein Tag am Strand ohne eine Sandburg? Zwar ist die steigende Flut der Feind jedes Sandburgenbauers, aber das Meer ist auch sein größter Verbündeter. Das liegt daran, dass feuchter Sand zusammenklebt und so den Bau der Sandburg überhaupt erst ermöglicht. Trockener, pudriger Sand mag sich zwar angenehm anfühlen, eignet sich aber nicht zum Sandburgenbauen, da es dabei auf Kohäsion ankommt. Schnelle Tests mit feuchtem und mit trockenem Sand zeigten einen 10-fachen Unterschied in der Kohäsion!
Tatsächlich ist es so, dass Sandburgen ein hervorragendes Beispiel für die Messung der Pulverrheologie sind. Weitere Messdaten, die dabei helfen, das optimale Sandburgenmaterial zu beschreiben, sind die uneingeschränkte Streckfestigkeit und die Fließfunktion, die alle leicht mit einem Zubehörsatz an einem Rheometer gemessen werden können. Genau: Es gibt Rheometer, welche die Messung der Viskosität und des Scherverhaltens von Materialien wie Ölen, Aufschlämmungen und Gelen auf ein und demselben Gerät ermöglichen.
Die andere wichtige Eigenschaft eines hervorragenden Sandburgenmaterials ist die Fließfunktion, die durch Dividieren der größten Hauptspannung durch die uneingeschränkte Streckfestigkeit berechnet wird. Wenn die Fließfunktion über 10 liegt, ist das Material frei fließend und für den Bau einer Sandburg nicht ideal. Trockener Sand rieselt zwar angenehm durch die Finger, hält aber keine Sandburg zusammen. Sand mit 10 % Wasser hat jedoch eine Fließfunktion von etwa zwei und klebt daher besser zusammen. Geben Sie aber nicht zu viel Wasser hinzu: Als der Sand mit 20 % Wasser gemischt wurde, ging die Fließfunktion auf 10 zurück und die resultierende Sandburg war etwas bröckelig.
Natürlich packen wir außer unseren Stühlen und Kühlboxen nicht auch noch ein Rheometer ein, wenn wir an den Strand wollen. Aber das Bauen einer Sandburg ist dennoch ein Beispiel für die Herausforderungen bei der Formulierung, mit denen Wissenschaftler in einer Vielzahl von Branchen konfrontiert sind, von der Herstellung von Düngemitteln bis hin zu Arzneimitteltabletten. Und dank dieser Demonstration wissen Sie beim nächsten Strandbesuch, dass ein bisschen Feuchtigkeit den Bau Ihres architektonischen Meisterwerks erheblich erleichtert – und warum!