En slurry av maisstivelse og vann er langt mer luftig enn summen av delene. Beveg den sakte, og den flyter som en væske; treffer den eller renser den raskt, og den låser seg som en solid.
Gooen er så rart at den fikk seussisk berømmelse (og et navn) i "Bartholomew and the Oobleck," der stoffet nesten forseglet skjebnen til Kingdom of Didd.
Utover eventyr er oobleck en grunnleggende rolle i naturfaglaboratorier og førskoleklasser. Nå har forskere laget den første 3D-datamodellen som kan forutsi stoffets tilsynelatende mystiske oppførsel, og muligens åpne dører for langt mer seriøs bruk av oobleck. (Hvorvidt denne modellen ville reddet Kingdom of Didd eller ikke, får vi aldri vite.)
"Det kan være måter å bruke dette materialet på måter vi ikke har tenkt på ennå, der du kan utforme det til å bli solid-lignende oppførsel under veldig, veldig spesifikke omstendigheter," sa studieleder Ken Kamrin, maskiningeniør ved Massachusetts Institute of Technology. Et eksempel, Kamrin fortalte Live Science, kan være verneklær som kan bevege seg og flyte fleksibelt med mindre de blir hardt rammet, i hvilket tilfelle det ville stivne og fungere som et skjold.
Uvanlig væske
Oobleck er en ikke-Newtonsk væske, en betegnelse på væsker som endrer viskositet (hvor lett de flyter) under stress. Når du løper fingrene sakte gjennom maisstivelse og vann, fungerer den som en væske, men bruker rask kraft, og den stivner, bøyer seg og til og med tårer.
"Det er som en væske hvis du beveger den sakte, men den gjør alt du forventer av et solidt stoff hvis du leker med det raskt," sa Kamrin.
Etter å ha sett en vitenskapelig snakk om ooblecks egenskaper, startet Kamrin og kollegene en "veldig sunn" intern debatt om hvordan maisstivelse og vann kan avvike fra andre våte, kornete materialer. Forskeren og teamet hans fokuserer vanligvis på strømmen av sand, grus og andre industrielle materialer. Men maisstivelse er annerledes, sa han, i stor grad fordi partiklene er så små. Cornstarch-partikler er en mikron til 10 mikron i størrelse, mindre enn diameteren til et menneskehår.
I denne størrelsen er partikler utsatt for de minste termiske og elektriske krefter, sa Kamrin. Som et resultat frastøter maisstivelspartikler i vann hverandre litt, holdes fra hverandre av krefter som er for svake til å påvirke noe så stort som et sandkorn. Denne frastøtende kraften hjelper slammingen til å strømme, da partiklene foretrekker et væskelag mellom den gang. Men når de klemmes sammen, overtar friksjonen og partiklene beveger seg som et fast stoff.
Lage en modell
Kamrin og teamet hans startet med en datamodell av våt sand som de allerede hadde utviklet, og gjorde justeringer for å etterligne våt maisstivelse bedre. Det viktigste var at de la til en ekstra variabel for å forutsi hvor mange kornstivelseskorn som berører hverandre i et gitt område av væsken. Denne variabelen, som Kamrin spøkefullt omtaler som "klumpighet", lar modellen bestemme hvor fast eller væskelignende oobleck vil være.
Modellen, skissert 27. september i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences, kan brukes til å simulere ooblecks reaksjon på forskjellige krefter, som å bli klemt mellom to plater eller treffes med et prosjektil. Forskerne testet også modellen med et virtuelt "hjul" ved å kjøre den over en tank med oobleck, og fant ut at jo raskere hjulet kjørte, desto fastere ble overflaten til oobleck.
Dette eksperimentet gjentar en potensiell bruk av oobleck som et midlertidig fyll for jettegryter, sa Kamrin. På en vei med en høy hastighetsgrense kan en pose med oobleck (eller ooblecklignende materiale) dumpes i en jettegryte, deformeres for å fylle tomrommet og gå over til et fast stoff når du kjøres over av bilhjul.
Når materialforskere blir mer interessert i ooblecks rare egenskaper, kan den nye modellen være nyttig for å teste applikasjoner praktisk talt, sa Kamrin.
"Du kan i utgangspunktet prøve å designe på datamaskinen ved å bruke modellen," sa han, "og når du først har trodd at du har riktig protokoll, kan du lage noe."
Opprinnelig publisert på Levende vitenskap.
