വാർത്തകളിൽ ഇടംനേടിയത് എന്തുകൊണ്ട്?
ശാസ്ത്ര പ്രദർശനങ്ങളിൽ (science demonstrations) സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന കോൺസ്റ്റാർച്ചും (cornstarch) വെള്ളവും ചേർന്ന മിശ്രിതം വളരെ ഉയർന്ന വേഗതയിൽ (high speeds) കൂട്ടിയിടിക്കുമ്പോൾ എങ്ങനെ പ്രതികരിക്കുന്നു എന്ന് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർ അടുത്തിടെ പഠിച്ചു. ആഘാതമുണ്ടാകുമ്പോൾ മിശ്രിതം പെട്ടെന്ന് കട്ടിയാകുമെന്ന (solidifies) സാധാരണ വിശ്വാസത്തിന് വിരുദ്ധമായി, അമിത വേഗതയിൽ (extreme velocities) കട്ടിയാകുന്നതിന് (stiff) മുമ്പ് ഇത് ദ്രാവകത്തെപ്പോലെ ഒഴുകുന്നുവെന്ന് പഠനം കാണിക്കുന്നു.
പശ്ചാത്തലം
ചോളത്തിന്റെ (maize kernels) എൻഡോസ്പേമിൽ (endosperm) നിന്ന് വേർതിരിച്ചെടുക്കുന്ന നേർത്ത കാർബോഹൈഡ്രേറ്റ് പൊടിയാണ് കോൺസ്റ്റാർച്ച്. സൂപ്പുകളിലും സോസുകളിലും കട്ടിയാക്കുന്നതിനും (thickening agent), ബേക്കിംഗ് പൗഡറുകളിലെ ഘടകമായും, പശകൾ (adhesives), ഫാർമസ്യൂട്ടിക്കൽസ് (pharmaceuticals), ബയോഡീഗ്രേഡബിൾ പ്ലാസ്റ്റിക് (biodegradable plastics) എന്നിവയിൽ അസംസ്കൃത വസ്തുവായും ഇത് വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഏതാണ്ട് തുല്യ അനുപാതത്തിൽ വെള്ളത്തിൽ കലർത്തുമ്പോൾ, അത് ഒരു ഷിയർ-തിക്കനിംഗ് ദ്രാവകമായി (shear-thickening fluid) മാറുന്നു. കുട്ടികൾക്കിടയിൽ "ഊബ്ലെക്ക്" (oobleck) എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഇത് സ്ലോ മോഷനിൽ ഒഴുകുകയും എന്നാൽ പെട്ടെന്നുള്ള ശക്തിയെ പ്രതിരോധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
പുതിയ പഠനത്തിന്റെ കണ്ടെത്തലുകൾ
- മൂന്ന് ആഘാത വ്യവസ്ഥകൾ (Three impact regimes): സെക്കൻഡിൽ 0.2 മുതൽ 10 മീറ്റർ വരെ വേഗതയിൽ കോൺസ്റ്റാർച്ച് സസ്പെൻഷനുകളിൽ (cornstarch suspensions) ദ്രാവകത്തുള്ളികൾ (liquid droplets) വീഴ്ത്തി നടത്തിയ പരീക്ഷണങ്ങളിൽ മൂന്ന് തരം സ്വഭാവങ്ങൾ വെളിപ്പെട്ടു. കുറഞ്ഞ വേഗതയിൽ, തുള്ളി ഒരു സാധാരണ ദ്രാവകം പോലെ പടരുന്നു. ഇടത്തരം വേഗതയിൽ, ഷിയർ തിക്കനിംഗ് (shear thickening) കാരണം സസ്പെൻഷൻ കട്ടിയാകുകയും പിന്നോട്ട് മാറുകയും (recoils) ചെയ്യുന്നു. വളരെ ഉയർന്ന വേഗതയിൽ, കട്ടിയാകുന്നതിന് മുമ്പ് ഒരു മില്ലിസെക്കൻഡിന്റെ ഒരു ചെറിയ ഭാഗത്തേക്ക് (fraction of a millisecond) ഉപരിതലം ഒരു ദ്രാവകം പോലെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു.
- താൽക്കാലിക ദ്രാവക പാളി (Transient fluid layer): ഉയർന്ന വേഗതയിൽ ദ്രാവകമായി മാറുന്നത് (liquefaction), ആഘാതമുണ്ടാക്കുന്ന തുള്ളിക്കും ബൾക്ക് ദ്രാവകത്തിനും (bulk fluid) ഇടയിൽ ഒരു നേർത്ത ലൂബ്രിക്കേഷൻ പാളി (lubrication layer) രൂപപ്പെടുന്നതിനാലാണെന്ന് ഗവേഷകർ കണ്ടെത്തി. ഇതിലൂടെ കണങ്ങൾ തടയുന്നതിനും ദ്രാവകം കട്ടിയാകുന്നതിനും മുമ്പ് തുള്ളിക്ക് തെന്നിമാറാൻ (slide) സാധിക്കുന്നു.
- ഏകീകൃത മാതൃക (Unified model): പരീക്ഷണ വിവരങ്ങളും (experimental data) സിദ്ധാന്തവും സംയോജിപ്പിച്ച്, ഇംപാക്റ്റ് വെലോസിറ്റി (impact velocity), കണികാ സാന്ദ്രത (particle concentration), ദ്രാവക വിസ്കോസിറ്റി (fluid viscosity) എന്നിവയെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ദ്രാവകം പോലെയുള്ള സ്വഭാവത്തിൽ നിന്ന് ഖരരൂപത്തിലുള്ള സ്വഭാവത്തിലേക്കുള്ള മാറ്റം (transition) പ്രവചിക്കുന്ന ഒരു മോഡൽ സംഘം വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു.
പ്രാധാന്യം
- മെറ്റീരിയൽ ഡിസൈൻ (Materials design): ഷിയർ-തിക്കനിംഗ് (shear-thickening) ദ്രാവകങ്ങളുടെ സങ്കീർണ്ണമായ ഡൈനാമിക്സ് മനസ്സിലാക്കുന്നത് സാധാരണ അവസ്ഥകളിൽ വഴക്കമുള്ളതും (flexible) എന്നാൽ ആഘാതത്തിൽ കഠിനമാകുന്നതുമായ (harden) പ്രൊട്ടക്റ്റീവ് ഗിയർ (protective gear), ബോഡി ആർമർ (body armour), ഇംപാക്റ്റ് റെസിസ്റ്റന്റ് കോട്ടിംഗുകൾ (impact-resistant coatings) എന്നിവയുടെ വികസനത്തിന് സഹായിക്കും.
- വ്യാവസായിക ഉപയോഗങ്ങൾ (Industrial applications): ദ്രാവകങ്ങളുടെ ഒഴുക്ക് (flow properties) നിയന്ത്രിക്കേണ്ട ഭക്ഷ്യ, ഫാർമസ്യൂട്ടിക്കൽസ്, സെറാമിക്സ് (ceramics) തുടങ്ങിയ വ്യവസായങ്ങളിലെ സ്ലറികളുടെയും (slurries) സസ്പെൻഷനുകളുടെയും (suspensions) പ്രോസസ്സിംഗ് മെച്ചപ്പെടുത്താൻ ഈ പഠനത്തിൽ നിന്നുള്ള വിവരങ്ങൾക്ക് കഴിയും.
- വിദ്യാഭ്യാസ മൂല്യം (Educational value): ക്ലാസ് മുറികളിലെ ജനപ്രിയ പരീക്ഷണത്തെക്കുറിച്ചുള്ള (classroom experiment) നമ്മുടെ ധാരണയെ ഫലങ്ങൾ പരിഷ്കരിക്കുകയും (refine), ലളിതമായ മിശ്രിതങ്ങൾ (simple mixtures) പോലും അവയുടെ പരിധിയിൽ എത്തുമ്പോൾ സങ്കീർണ്ണമായ ഭൗതികശാസ്ത്രം (rich physics) പ്രകടിപ്പിക്കുമെന്ന് തെളിയിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
ഉപസംഹാരം
പരിചിതമായ കോൺസ്റ്റാർച്ച് സസ്പെൻഷൻ (cornstarch suspension) അത് കാണുന്നതിനേക്കാൾ സങ്കീർണ്ണമാണ് (complex). അമിതമായ ഇംപാക്റ്റ് വേഗതയിൽ (extreme impact velocities), പെട്ടെന്ന് ലോക്ക് ആകുന്നതിന് മുമ്പ് ഇത് ദ്രാവകത്തെപ്പോലെ ഒഴുകുന്നു. ദൈനംദിന വസ്തുക്കളെ (everyday materials) അവയുടെ പരിധിയിലേക്ക് തള്ളുമ്പോൾ അതിശയകരമായ സ്വഭാവം കാണിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് അത്തരം കണ്ടെത്തലുകൾ നമ്മെ ഓർമ്മിപ്പിക്കുന്നു.
അവലംബം: ദി ഹിന്ദു (The Hindu)
