Una sospensione di amido di mais e acqua è molto più strana della somma delle sue parti. Muovilo lentamente e scorre come un liquido; colpiscilo o sfoglialo rapidamente e si blocca come un solido.
La sostanza appiccicosa è così strana che ha guadagnato la fama seussiana (e un nome) in "Bartolomeo e l'Oobleck", in cui la sostanza ha quasi segnato il destino del Regno di Didd.
Al di là delle fiabe, oobleck è un alimento base per i laboratori di scienze e le lezioni di scuola materna. Ora, i ricercatori hanno creato il primo modello di computer 3D in grado di prevedere il comportamento apparentemente misterioso della sostanza, forse aprendo le porte per usi molto più gravi di oobleck. (Se questo modello avrebbe salvato il Regno di Didd o meno, non lo sapremo mai.)
"Potrebbero esserci modi per utilizzare questo materiale in modi a cui non abbiamo ancora pensato, dove è possibile progettarlo per trasformarlo in un comportamento solido in circostanze molto, molto specifiche", ha dichiarato il capo dello studio Ken Kamrin, ingegnere meccanico presso Istituto di Tecnologia del Massachussetts. Un esempio, Kamrin ha detto a Live Science, potrebbe essere l'abbigliamento protettivo che potrebbe muoversi e fluire in modo flessibile a meno che non venga colpito duramente, nel qual caso si irrigidirà e si comporterà come uno scudo.
Fluido insolito
Oobleck è un fluido non newtoniano, un termine per fluidi che cambiano viscosità (con che facilità fluiscono) sotto stress. Quando fai scorrere lentamente le dita nell'amido di mais e nell'acqua, agisce come un liquido, ma applica una forza rapida e si solidifica, si piega e persino lacrime.
"È davvero come un liquido se lo muovi lentamente, ma fa tutto ciò che ti aspetti da un solido se giochi con esso rapidamente", ha detto Kamrin.
Dopo aver visto un discorso scientifico sulle proprietà di Oobleck, Kamrin e i suoi colleghi hanno avviato un dibattito interno "molto salutare" su come l'amido di mais e l'acqua potrebbero differire da altri materiali bagnati e granulari. Lo scienziato e il suo team si concentrano in genere sul flusso di sabbia, ghiaia e altri materiali industriali. Ma l'amido di mais è diverso, ha detto, in gran parte perché le particelle sono così piccole. Le particelle di amido di mais hanno dimensioni da un micron a 10 micron, più piccole del diametro di un capello umano.
A queste dimensioni, le particelle sono sensibili alle più piccole forze termiche ed elettriche, ha detto Kamrin. Di conseguenza, le particelle di amido di mais nell'acqua si respingono leggermente, tenute separate da forze troppo deboli per colpire qualcosa di grosso come un granello di sabbia. Questa forza repulsiva aiuta il flusso di liquami, poiché le particelle preferiscono uno strato di fluido tra di loro. Ma quando vengono messi insieme, l'attrito prende il sopravvento e le particelle si muovono come un solido.
Fare un modello
Kamrin e il suo team hanno iniziato con un modello al computer di sabbia bagnata che avevano già sviluppato, apportando modifiche per imitare meglio l'amido di mais bagnato. Ancora più importante, hanno aggiunto una variabile aggiuntiva per prevedere quanti chicchi di amido di mais si toccano in una data regione del fluido. Questa variabile, che Kamrin chiama scherzosamente "ingombro", consente al modello di determinare quanto sarà oobleck simile a solido o liquido.
Il modello, delineato il 27 settembre nella rivista Proceedings of National Academy of Sciences, può essere usato per simulare la reazione di Oobleck a varie forze, come essere schiacciato tra due piastre o colpito con un proiettile. I ricercatori hanno anche testato il modello con una "ruota" virtuale facendolo scorrere su un serbatoio di oobleck, scoprendo che più veloce è la ruota, più solida è la superficie del oobleck.
Quell'esperimento fa eco a un potenziale uso di oobleck come riempimento temporaneo per buche, Kamrin ha detto. Su una strada con un limite di velocità abbastanza alto, un sacco di oobleck (o materiale simile al oobleck) potrebbe essere scaricato in una buca, deformandosi per riempire il vuoto e passare a un solido quando investito da ruote di automobili.
Mentre gli scienziati dei materiali diventano più interessati alle strane proprietà di Oobleck, il nuovo modello potrebbe essere utile per testare virtualmente le applicazioni, ha detto Kamrin.
"In pratica puoi provare a progettare sul computer usando il modello", ha detto, "e una volta che pensi di avere il protocollo giusto, puoi fare qualcosa".
Originariamente pubblicato il Scienza dal vivo.
