Zespół naukowców z Uniwersytetu w Amsterdamie odkrył, że możliwe jest wykorzystanie robaków szlamowych jako modelu włókien podczas przeprowadzania testów lepkości. W artykule opublikowanym w czasopiśmie Physical Review Letters grupa opisuje eksperymenty z robakami osadu i reometrem oraz to, czego się od nich nauczyli.
Reometria (z greckiego ῥέος – rheos, n, co oznacza „strumień”) ogólnie odnosi się do technik eksperymentalnych zastosowanych do określenia właściwości reologicznych materiałów, to jest jakościowych i ilościowych zależności między naprężeniami i odkształceniami oraz ich pochodnymi.
W systemach aktywnych cząsteczki poruszają się same z powodu zmagazynowanej energii lub poprzez wykorzystanie innej energii w systemie. Jedną z takich klas aktywnych układów są aktywne polimery, które, jak zauważają naukowcy, są bardzo interesujące dla biologów ze względu na ich powszechność w wielu układach biologicznych. Niestety naukowcy nie byli w stanie opracować bardzo wielu projektów eksperymentalnych zaprojektowanych do badania aktywnych układów polimerowych – szczególnie tych, które miały na celu badanie przepływu. W ramach tego nowego wysiłku naukowcy opracowali unikalny sposób symulacji działania aktywnych polimerów w prosty sposób – umieszczając robaki szlamowe w reometrze.
Robaki szlamowe (Rureczniki mułowe – Tubifex tubifex) to gatunek dżdżownic segmentowanych robaków podobnych pod względem wielkości do dżdżownic.
Osiągaja długość od 1 do 8 cm. Ciało pokrojem podobne jest do ciała dżdżownicy, wykazuje wyraźną segmentację. Oddycha całą powierzchnią ciała, a w warunkach niedotlenienia hemoglobina rozpuszczona w osoczu ułatwia mu oddychanie. Ta hemoglobina powoduje, że rurecznik posiada barwę czerwoną bądź rdzawą czy też brązową.Przy masowym występowaniu rurecznika dno zbiornika nabiera koloru czerwono-rdzawego, a liczne kolonie wykonujące falowe ruchy dają obserwatorowi wrażenie poruszającego się dna.
Są powszechnie stosowane jako pokarm dla ryb tropikalnych i są sprzedawane w większości sklepów zoologicznych. Wspólną cechą robaków osadów jest ich ciągły ruch. Reometr to przezroczysty cylinder z płytkami wewnątrz, który może przykładać siłę ścinającą do materiału wewnątrz cylindra. W swoich eksperymentach naukowcy wypełnili reometr równymi częściami dżdżownic i wody i wykorzystali urządzenie do pomiaru lepkości połączonego materiału. Zespół zmienił również temperaturę wody, aby zmienić wielkość ruchu robaków (a tym samym lepkość roztworu), a w niektórych miejscach umieścił w urządzeniu wystarczającą ilość alkoholu, aby zmusić je do zatrzymania się.
Wcześniejsze prace wykazały, że roztwór z aktywnym polimerem będzie bardziej odporny na siłę ścinającą niż przezroczysta ciecz – zwiększona lepkość wynika z splątania między polimerami. Wcześniejsze prace wykazały również, że wraz ze wzrostem ścinania włókna polimerowe mają tendencję do wyrównania, co powoduje spadek lepkości. Nie pokazano jednak tego, co dzieje się, gdy włókna poruszają się same.
Eksperymenty przeprowadzone przez naukowców wykazały, że przy bardzo niskich prędkościach ścinania, aktywny roztwór robaka był 10 razy mniej lepki niż pasywny system ślimakowy. Ponadto, wraz ze wzrostem szybkości ścinania, roztwór wykazywał zmniejszającą się lepkość, co było przewidywalne, ale aktywny roztwór wykazywał mniej przerzedzenia ścinającego niż przewidywano. Naukowcy uważają, że ich odkrycia są dokładniejsze niż teorie, ponieważ ich model pozwalał na rozciąganie i kurczenie się.