Une suspension de fécule de maïs et d'eau est beaucoup plus étrange que la somme de ses parties. Déplacez-le lentement et il coule comme un liquide; le frapper ou le voiler rapidement, et il se verrouille comme un solide.
La goo est si bizarre qu'elle a acquis une renommée seussienne (et un nom) dans «Bartholomew and the Oobleck», dans laquelle la substance a presque scellé le sort du Royaume de Didd.
Au-delà des contes de fées, oobleck est un incontournable des laboratoires de sciences et des cours préscolaires. Maintenant, les chercheurs ont créé le premier modèle informatique 3D qui peut prédire le comportement apparemment mystérieux de la substance, ouvrant peut-être des portes à des utilisations beaucoup plus sérieuses de oobleck. (Que ce modèle ait ou non sauvé le royaume de Didd, nous ne le saurons jamais.)
"Il peut y avoir des façons d'utiliser ce matériau d'une manière à laquelle nous n'avons pas encore pensé, où vous pouvez le concevoir pour qu'il se transforme en un comportement solide dans des circonstances très, très spécifiques", a déclaré le chef de l'étude Ken Kamrin, ingénieur en mécanique à la Massachusetts Institute of Technology. Kamrin a déclaré à Live Science qu'un exemple pourrait être des vêtements de protection qui pourraient bouger et couler de manière flexible à moins d'être frappés fort, auquel cas ils se raidiraient et agiraient comme un bouclier.
Fluide inhabituel
Oobleck est un fluide non newtonien, un terme désignant les fluides qui changent la viscosité (avec quelle facilité ils s'écoulent) sous contrainte. Lorsque vous passez lentement vos doigts dans la fécule de maïs et l'eau, il agit comme un liquide, mais applique une force rapide, et il se solidifie, se plie et même se déchire.
"C'est vraiment comme un liquide si vous le déplacez lentement, mais il fait tout ce que vous attendez d'un solide si vous jouez avec lui rapidement", a déclaré Kamrin.
Après avoir vu une discussion scientifique sur les propriétés de oobleck, Kamrin et ses collègues ont lancé un débat interne "très sain" sur la façon dont la fécule de maïs et l'eau peuvent différer des autres matériaux granuleux humides. Le scientifique et son équipe se concentrent généralement sur l'écoulement de sable, de gravier et d'autres matériaux industriels. Mais l'amidon de maïs est différent, dit-il, en grande partie parce que les particules sont si minuscules. Les particules de fécule de maïs mesurent de 1 à 10 microns, plus petites que le diamètre d'un cheveu humain.
À cette taille, les particules sont sensibles aux moindres forces thermiques et électriques, a déclaré Kamrin. En conséquence, les particules de fécule de maïs dans l'eau se repoussent légèrement, tenues à l'écart par des forces trop faibles pour toucher quelque chose d'aussi gros qu'un grain de sable. Cette force répulsive aide le coulis à couler, car les particules préfèrent une couche de fluide entre les deux. Mais lorsqu'ils sont serrés ensemble, la friction prend le dessus et les particules se déplacent comme un solide.
Faire un modèle
Kamrin et son équipe ont commencé avec un modèle informatique de sable humide qu'ils avaient déjà développé, en faisant des ajustements pour mieux imiter la fécule de maïs humide. Plus important encore, ils ont ajouté une variable supplémentaire pour prédire combien de grains de fécule de maïs se touchent dans une région donnée du fluide. Cette variable, que Kamrin qualifie en plaisantant de "grosseur", permet au modèle de déterminer à quel point le oobleck sera solide ou liquide.
Le modèle, décrit le 27 septembre dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences, peut être utilisé pour simuler la réaction d'oobleck à diverses forces, comme être coincé entre deux plaques ou frappé avec un projectile. Les chercheurs ont également testé le modèle avec une "roue" virtuelle en le faisant passer sur un réservoir de oobleck, constatant que plus la roue se déplaçait rapidement, plus la surface du oobleck était ferme.
Cette expérience fait écho à une utilisation potentielle de oobleck comme remplissage temporaire pour les nids-de-poule, a déclaré Kamrin. Sur une route avec une limite de vitesse suffisamment élevée, un sac de oobleck (ou de matériau semblable à un oobleck) pourrait être déversé dans un nid de poule, se déformant pour remplir le vide et passant à un solide lorsqu'il est écrasé par des roues de voiture.
Alors que les scientifiques des matériaux s'intéressent de plus en plus aux propriétés étranges d'Oobleck, le nouveau modèle pourrait être utile pour tester virtuellement des applications, a déclaré Kamrin.
"Vous pouvez essentiellement essayer de concevoir sur l'ordinateur en utilisant le modèle", at-il dit, "et une fois que vous pensez que vous avez le bon protocole, vous pouvez faire quelque chose."
Publié à l'origine sur Science en direct.
