En uppslamning av majsstärkelse och vatten är långt tyngre än summan av dess delar. Flytta den långsamt, och den flyter som en vätska; träffa det eller rena det snabbt, och det låser sig som ett fast ämne.
Gooen är så konstig att den fick seussisk berömmelse (och ett namn) i "Bartholomew and the Oobleck", där ämnet nästan förseglade ödet för Kingdom of Didd.
Utöver sagor är oobleck en bas i vetenskapslaboratorier och förskolekurser. Nu har forskare skapat den första 3D-datormodellen som kan förutsäga ämnets till synes mystiska beteende, eventuellt öppna dörrar för mycket allvarligare användningar av oobleck. (Huruvida den här modellen skulle ha räddat Kingdom of Didd, vet vi aldrig.)
"Det kan finnas sätt att använda detta material på sätt som vi inte har tänkt på ännu, där du kan utforma det för att förvandlas till fastliknande beteende under mycket, mycket specifika omständigheter," sa studieledaren Ken Kamrin, en maskiningenjör vid Massachusetts Institute of Technology. Ett exempel, sade Kamrin till Live Science, kan vara skyddskläder som kan röra sig och flyta flexibelt såvida inte träffas hårt, i vilket fall det skulle stelna och fungera som en sköld.
Ovanlig vätska
Oobleck är en icke-Newtonian vätska, en term för vätskor som ändrar viskositet (hur lätt de flyter) under stress. När du kör fingrarna långsamt genom majsstärkelse och vatten fungerar det som en vätska, men tillämpar snabb kraft, och det stelnar, böjer och till och med tårar.
"Det är verkligen som en vätska om du flyttar den långsamt, men det gör allt du förväntar dig av ett fast ämne om du spelar med det snabbt," sade Kamrin.
Efter att ha sett ett vetenskapligt samtal om ooblecks egenskaper, inledde Kamrin och hans kollegor en "mycket hälsosam" intern debatt om hur majsstärkelse och vatten kan skilja sig från andra våta, granulära material. Forskaren och hans team fokuserar vanligtvis på flödet av sand, grus och andra industriella material. Men majsstärkelse är annorlunda, sade han, till stor del för att partiklarna är så små. Cornstarch-partiklar är en mikron till 10 mikron i storlek, mindre än diametern hos ett människohår.
Vid denna storlek är partiklar mottagliga för de minsta värme- och elektriska krafter, sade Kamrin. Som ett resultat avvisar majsstärkelsepartiklarna i vatten faktiskt varandra något, hållna isär av krafter som är för svaga för att påverka något så stort som ett sandkorn. Denna avvisande kraft hjälper uppslamningen att flyta, eftersom partiklarna föredrar ett vätskeskikt mellan dess. Men när de pressas ihop tar friktion över och partiklarna rör sig som ett fast ämne.
Att göra en modell
Kamrin och hans team började med en datormodell av våt sand som de redan hade utvecklat och gjorde justeringar för att bättre imitera våt majsstärkelse. Det viktigaste är att de lägger till en extra variabel för att förutsäga hur många majsstång som rör varandra i ett visst område av vätskan. Denna variabel, som Kamrin med skämt hänvisar till som "klumpighet", gör det möjligt för modellen att bestämma hur fast eller vätskeliknande oobleck kommer att bli.
Modellen, som beskrivs 27 september i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences, kan användas för att simulera ooblecks reaktion på olika krafter, som att pressas mellan två plattor eller träffas med en projektil. Forskarna testade också modellen med ett virtuellt "hjul" genom att köra den över en tank med oobleck, och fann att ju snabbare hjulet reste, desto fastare ytan på oobleck.
Det experimentet återger en potentiell användning av oobleck som en tillfällig fyllning för grytor, sade Kamrin. På en väg med en tillräckligt hög hastighetsgräns kan en påse med oobleck (eller oobleckliknande material) släppas i en göthål, deformeras för att fylla tomrummet och gå över till ett fast material när det körs över av bilhjul.
När materialforskare blir mer intresserade av ooblecks konstiga egenskaper kan den nya modellen vara användbar för att testa applikationer praktiskt taget, sade Kamrin.
"Du kan i princip försöka designa på datorn med modellen," sa han, "och när du tror att du har rätt protokoll kan du göra något."
Ursprungligen publicerad den Levande vetenskap.
