La física del papel

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Izquierda: papel visto al microscopio electrónico. Derecha, arriba: hoja de papel vista transversalmente, mostrando las dos capas de tintes en su parte superior e inferior. Derecha, abajo: detalle de una fractura en papel mostrando algunas microfracturas en crecimiento. (C) IOP

El papel es uno de los materiales que más usamos todos los días, siendo uno de los materiales a los que menos atención le prestamos. Está formado por una estructura en forma de red “desordenada” de fibras de madera, al estilo de un plato de espaghettis aplanado. El papel es blanco porque contiene tintes químicos blanqueantes. ¿Por qué hay papel opaco y traslúcido? ¿Por qué unos absorben gotas de líquidos y otros resisten la penetración del agua? ¿Cómo se rompe o fractura el papel? Estas y otras muchas preguntas que nos contestan Mikko Alava y Kaarlo Niskanen en “The physics of paper,” Rep. Prog. Phys. 69: 669-723, 2006 . El artículo de revisión de Alava y Niskanen es muy interesante con sus 56 páginas de papel sobre la física del papel. ¡Cómo resumirlas en una breve entrada como esta! Bueno, me centraré en algunas nociones sobre la fractura/rotura del papel.

¿Cómo se desarrolla una fractura en una hoja de papel? Toma una hoja de papel y prueba a rajarla. ¿Qué oyes? Un sonido típico. ¿Qué observas? Una fractura muy irregular. Además observarás que es más fácil romper el papel cuando se forma la primera fractura. ¿Por qué? Un modelo estadístico sencillo (técnicamente de percolación) permite explicar este fenómeno (la reducción del módulo elástico). La fractura se produce por una avalanchada de microfracturas que son invisibles a la vista hasta que se genera la gran fractura visible. Durante el desarrollo de la fractura la energía elástica se libera generando ondas sonoras y calor. ¿Calor? Una cámara infrarroja permite observar un incremento de la temperatura de la región en la que está localizada la fractura de hasta un par de grados. No notamos este incremento de temperatura poque el papel es muy mal conductor del calor.

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