Каша от царевично нишесте и вода е далеч по-странна от сбора на нейните части. Движете го бавно и тече като течност; ударете го или го преместете бързо и той се заключва като твърдо вещество.
Гуото е толкова странно, че е придобило севска слава (и име) в „Вартоломей и Ооблек“, в което веществото почти запечата съдбата на Дидското кралство.
Отвъд приказките, oobleck е основна част от научните лаборатории и предучилищните класове. Сега изследователите са създали първия 3-D компютърен модел, който може да предскаже привидно загадъчното поведение на веществото, вероятно отваряне на врати за далеч по-сериозни приложения на oobleck. (Дали този модел би спасил Кралството на Didd, никога няма да разберем.)
„Може да има начини да използвате този материал по начини, за които все още не сме мислили, където можете да го проектирате, за да се превърне в твърдо поведение при много, много специфични обстоятелства“, казва ръководителят на проучването Кен Камрин, механичен инженер в Масачузетски институт по технологии. Един пример, каза Камрин пред Live Science, може да бъде защитно облекло, което може да се движи и да тече гъвкаво, освен ако не бъде ударено силно, в този случай то ще се втвърди и ще действа като щит.
Необичайна течност
Oobleck е не-нютонова течност, термин за течности, които променят вискозитета (колко лесно текат) при стрес. Когато пускате бавно пръстите си през царевично нишесте и вода, той действа като течност, но прилагайте бърза сила и се втвърдява, огъва и дори разкъсва.
„Наистина е като течност, ако я движите бавно, но прави всичко, което очаквате от твърдо вещество, ако играете с нея бързо“, каза Камрин.
След като видя научна беседа за свойствата на oobleck, Камрин и неговите колеги започнаха "много здравословен" вътрешен дебат за това как царевичното нишесте и водата могат да се различават от другите мокри, гранулирани материали. Ученият и неговият екип обикновено се фокусират върху потока пясък, чакъл и други промишлени материали. Но царевичното нишесте е различно, каза той, до голяма степен, защото частиците са толкова малки. Частиците от царевично нишесте са с размери от микрона до 10 микрона, по-малки от диаметъра на човешката коса.
При този размер частиците са податливи на най-малките от топлинни и електрически сили, каза Камрин. В резултат на това частиците от царевично нишесте във вода всъщност се отблъскват леко, задържани от сили, прекалено слаби, за да ударят нещо толкова голямо като пясък. Тази отблъскваща сила помага на суспензията да тече, тъй като между тях частиците предпочитат слой течност. Но когато се притиснат заедно, триенето поема и частиците се движат като твърдо вещество.
Изработка на модел
Камрин и неговият екип започнаха с вече разработен компютърен модел мокър пясък, като направиха корекции за по-добро имитиране на мокър царевичен нишесте. Най-важното е, че те добавиха допълнителна променлива, за да предскажат колко зърна царевично нишесте се допират едно до друго в даден участък от течността. Тази променлива, която Камрин шеговито нарича „тромавост“, позволява на модела да определи колко твърд или течен е ооблекът.
Моделът, очертан на 27 септември в списанието Proceedings of the National Academy of Sciences, може да се използва за симулиране на реакцията на oobleck към различни сили, като например да бъдете пресовани между две плочи или да бъдете ударени със снаряд. Изследователите също изпробваха модела с виртуално „колело“, като го прокараха над резервоар от oobleck, като установиха, че колкото по-бързо пътува колелото, толкова по-твърда е повърхността на oobleck.
Този експеримент отговаря на едно потенциално използване на oobleck като временно пълнене на дупки, каза Камрин. На път с достатъчно висока скорост на движение, торба с oobleck (или материал, наподобяващ oobleck) може да бъде хвърлена в дупка, като се деформира, за да запълни празнината и да премине към твърдо вещество, когато се движи с колела на автомобила.
Тъй като материалите стават все по-заинтересовани от странните свойства на oobleck, новият модел може да бъде полезен за тестване на приложения, каза Камрин.
"По принцип можете да опитате да проектирате на компютъра, като използвате модела", каза той, "и след като прецените, че имате правилния протокол, можете да направите нещо."
Първоначално публикувано на Наука на живо.
