En opslæmning af majsstivelse og vand er langt blødere end summen af dets dele. Bevæg det langsomt, og det flyder som en væske; ramte det eller rene det hurtigt, og det låser sig som et fast stof.
Goo er så underlig, at den fik seussisk berømmelse (og et navn) i "Bartholomew and the Oobleck," hvor stoffet næsten forseglede skæbnen for Kingdom of Didd.
Ud over eventyr er oobleck et faststof i videnskabslaboratorier og førskoleklasser. Nu har forskere oprettet den første 3D-computermodel, der kan forudsige stoffets tilsyneladende mystiske opførsel, muligvis åbne døre til langt mere alvorlige anvendelser af oobleck. (Hvorvidt denne model ville have reddet Kingdom of Didd eller ej, ved vi aldrig.)
”Der kan være måder at bruge dette materiale på måder, vi ikke har tænkt på endnu, hvor du kan designe det til at blive til solid-lignende opførsel under meget, meget specifikke omstændigheder,” sagde studieleder Ken Kamrin, en maskiningeniør ved Massachusetts Tekniske Institut. Et eksempel, Kamrin fortalte Live Science, kan være beskyttelsesbeklædning, der kunne bevæge sig og flyde fleksibelt, medmindre det rammer hårdt, i hvilket tilfælde det ville stivne og fungere som et skjold.
Usædvanlig væske
Oobleck er en ikke-Newtonsk væske, en betegnelse på væsker, der ændrer viskositet (hvor let de flyder) under stress. Når du løber fingrene langsomt gennem majsstivelse og vand, fungerer det som en væske, men anvender hurtig kraft, og det størkner, bøjer og endda tårer.
"Det er virkelig som en væske, hvis du bevæger den langsomt, men det gør alt, hvad du forventer af et fast stof, hvis du hurtigt spiller med det," sagde Kamrin.
Efter at have set en videnskabelig diskussion om ooblecks egenskaber lancerede Kamrin og hans kolleger en "meget sund" intern debat om, hvordan majsstivelse og vand kunne afvige fra andre våde, granulære materialer. Forskeren og hans team fokuserer typisk på strømmen af sand, grus og andre industrielle materialer. Men majsstivelse er anderledes, sagde han, stort set fordi partiklerne er så små. Cornstarch-partikler er en mikron til 10 mikron i størrelse, mindre end diameteren til et menneskehår.
I denne størrelse er partikler modtagelige for de mindste termiske og elektriske kræfter, sagde Kamrin. Som et resultat afviser majsstivelsepartikler i vand faktisk hinanden lidt, holdes adskilt af kræfter, der er for svage til at påvirke noget så stort som et sandkorn. Denne frastødende kraft hjælper opslæmningen med at strømme, da partiklerne foretrækker et væskelag imellem. Men når de klemmes sammen, overtager friktion, og partiklerne bevæger sig som et fast stof.
At lave en model
Kamrin og hans team startede med en computermodel af vådt sand, som de allerede havde udviklet, hvilket gjorde justeringer for bedre at efterligne våd majsstivelse. Vigtigst nok tilføjede de en ekstra variabel for at forudsige, hvor mange korn af majsstivelse berører hinanden i et givet område af væsken. Denne variabel, som Kamrin spøgtigt omtaler som "klumpethed", gør det muligt for modellen at bestemme, hvor fast eller væskelignende oobleck vil være.
Modellen, skitseret 27. september i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences, kan bruges til at simulere ooblecks reaktion på forskellige kræfter, som at blive klemt mellem to plader eller ramt med et projektil. Forskerne testede også modellen med et virtuelt "hjul" ved at køre den over en tank med oobleck og fandt, at jo hurtigere hjulet kørte, desto fastere blev overfladen på oobleck.
Dette eksperiment gentager en potentiel anvendelse af oobleck som en midlertidig fyldning til huller, fortæller Kamrin. På en vej med en høj nok hastighedsgrænse kunne en pose oobleck (eller ooblecklignende materiale) dumpes i en jagtgryde, deformeres for at udfylde tomrummet og skifte til et fast stof, når det køres af bilhjul.
Efterhånden som materialeforskere bliver mere interesserede i ooblecks underlige egenskaber, kunne den nye model være nyttig til at teste applikationer praktisk talt, sagde Kamrin.
"Du kan dybest set prøve at designe på computeren ved hjælp af modellen," sagde han, "og når du først tror, at du har den rigtige protokol, kan du lave noget."
Oprindeligt offentliggjort den Live videnskab.
