Im richtigen Verhältnis zeigt eine Mischung aus Wasser und Maisstärke einige mysteriöse Eigenschaften. Es ist eine Flüssigkeit, bis Sie eine Bowlingkugel darauf werfen. Dann verfestigt es sich an der Stelle des Aufpralls und der Ball springt ab. Sie können Dutzende von Online-Videos finden, die von Personen gepostet wurden, die auf der Substanz laufen, nur um nach dem Stoppen zu versinken.
Die Substanz-auch bekannt als“ oobleck “ in Hommage an einen Dr., Seuss Geschichte-macht für große Party Tricks, aber Forscher glauben, dass es viel mehr praktische Anwendungen haben könnte, wie es mit Schutzausrüstung zu machen. Das Phänomen tritt auf, wenn Flüssigkeit mit anderen Substanzen gemischt wird, die aus kleinen Partikeln bestehen (jeweils etwa 10 Mikrometer). Maisstärke wird am häufigsten verwendet, weil es billig und massenproduziert ist. Forscher glauben, dass der feste Zustand entsteht, wenn sich die Schwebeteilchen am Aufprallpunkt sammeln, aber es gibt immer noch viele Fragen darüber, wie und warum es sich so verhält.,
Im Labor von Eric Brown, assistant professor of mechanical engineering & materials science & physics, sind Forscher der Funktionsweise einen Schritt näher gekommen. Insbesondere untersuchten sie, wie die Substanz nach dem Erstarren wieder flüssig wird. Der Prozess unterscheidet sich sehr von dem, was traditionelle Modelle vorhergesagt hätten. Ihre Forschung wird diese Woche in Physical Review Letters veröffentlicht.,
Im Bereich der Rheologie (Untersuchung der Flüssigkeitseigenschaften) besagt Standarddenken über newtonsche Flüssigkeiten (wie Wasser und andere übliche Flüssigkeiten), dass sich die Substanzen innerhalb von Millisekunden „entspannen“ oder in flüssige Form zurückkehren sollten. Tests im Labor stellen jedoch fest, dass der Unjamming – Prozess für die Partikel tatsächlich etwa eine Sekunde dauert-mehrmals länger als zuvor erwartet.
„Es weicht nicht nur von der Theorie ab, es weicht auch großartig ab“, sagte Rijan Maharjan, Doktorand in Browns Labor und Hauptautor der Zeitung.,
Diese Entdeckung trägt auch wesentlich dazu bei, zu erklären, was der Substanz ihre bemerkenswerten Eigenschaften verleiht.
„Wenn es in einer Millisekunde schmelzen würde, wie es das alte Modell vorhergesagt hatte, würde jemand, der darauf läuft, sinken, anstatt als Feststoff darüber laufen zu können“, sagte Brown.
Die erstarrende Wirkung der Maisstärke-Wasser-Mischung kann mit einem Phänomen zusammenhängen, das als Scherverdickung bekannt ist und bei dem Stöße und andere Spannungen dazu führen, dass bestimmte Flüssigkeiten ihre Eigenschaften ändern., Da die Maisstärkemischung eine einzigartige Reaktion auf Stress hat, verwendet Browns Labor ein spezielles Gerät, um diese Effekte zu messen, in dem eine Hochgeschwindigkeitskamera erfasst, was passiert, wenn ein Stab in einen Behälter der Lösung eingeklemmt wird.
Die neueste Entdeckung der Forscher über die Relaxation der Teilchen ist ein wichtiges Puzzleteil, um diese Substanz zu verwenden. Es gibt zum Beispiel frühe Versionen von selbstheilenden kugelsicheren Westen und Fahrradhelmen, aber die Erweiterung des Anwendungsspektrums erfordert mehr Details zur Physik des Materials., Mit mehr Details können für den Stoff einzigartige Vorhersagemodelle erstellt werden.
“ Wenn wir eine bestimmte Art von Schlagschutzausrüstung entwerfen möchten, welches Material verwenden wir?“er sagte. „Wenn wir zum Beispiel verstehen, wie unterschiedliche Materialeigenschaften das Verhalten beeinflussen, können wir wissen, dass ein bestimmtes Material wirklich gut wäre, um einer bestimmten Kraft zu widerstehen.”