செய்திகளில் ஏன்?
அறிவியல் செயல்விளக்கங்களில் (science demonstrations) அடிக்கடி பயன்படுத்தப்படும் கார்ன்ஸ்டார்ச் (cornstarch) மற்றும் தண்ணீர் கலவையானது, மிக அதிக வேகத்தில் (high speeds) தாக்கப்படும்போது எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதை இயற்பியலாளர்கள் சமீபத்தில் ஆய்வு செய்துள்ளனர். கலவையானது தாக்கத்தின்போது (impact) உடனடியாக கெட்டியாகிவிடும் (solidifies) என்ற பொதுவான நம்பிக்கைக்கு மாறாக, மிக அதிக வேகங்களில் (extreme velocities) அது கடினமாவதற்கு (stiff) முன்பு ஆரம்பத்தில் ஒரு திரவத்தைப் போல பாய்கிறது என்பதை ஆய்வு காட்டுகிறது.
பின்னணி
கார்ன்ஸ்டார்ச் என்பது மக்காச்சோள கர்னல்களின் (maize kernels) எண்டோஸ்பெர்மிலிருந்து (endosperm) பிரித்தெடுக்கப்பட்ட ஒரு நுண்ணிய கார்போஹைட்ரேட் தூள் ஆகும். இது சூப்கள் மற்றும் சாஸ்களில் கெட்டியாக்கும் முகவராகவும் (thickening agent), பேக்கிங் பவுடர்களில் ஒரு மூலப்பொருளாகவும், மற்றும் பசைகள் (adhesives), மருந்துகள் (pharmaceuticals) மற்றும் மக்கும் பிளாஸ்டிக்குகளில் (biodegradable plastics) மூலப்பொருளாகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஏறக்குறைய சம விகிதத்தில் தண்ணீருடன் கலக்கப்படும்போது, இது குழந்தைகளிடையே "ஊப்லெக்" (oobleck) என அழைக்கப்படும் ஒரு ஷியர்-திக்கனிங் திரவத்தை (shear-thickening fluid) உருவாக்குகிறது. இது மென்மையான அசைவுகளின் கீழ் பாய்கிறது, ஆனால் திடீர் விசைக்கு எதிர்ப்பு தெரிவிக்கிறது.
புதிய ஆய்வின் கண்டுபிடிப்புகள்
- மூன்று தாக்க முறைகள் (Three impact regimes): கார்ன்ஸ்டார்ச் கலவையில் (cornstarch suspensions) வினாடிக்கு 0.2 முதல் 10 மீட்டர் வேகத்தில் திரவத் துளிகளை (liquid droplets) விடும் சோதனைகள் மூன்று நடத்தைகளை வெளிப்படுத்தின. குறைந்த வேகத்தில், துளி ஒரு சாதாரண திரவத்தைப் போல பரவுகிறது. நடுத்தர வேகத்தில், கலவை கெட்டியாகி ஷியர் திக்கனிங் (shear thickening) காரணமாக பின்வாங்குகிறது (recoils). மிக அதிக வேகத்தில், மேற்பரப்பு கடினமாவதற்கு முன்பு ஒரு மில்லி விநாடியின் ஒரு பகுதிக்கு (fraction of a millisecond) ஒரு திரவத்தைப் போல செயல்படுகிறது.
- நிலையற்ற திரவ அடுக்கு (Transient fluid layer): தாக்கும் துளிக்கும் மொத்த திரவத்திற்கும் (bulk fluid) இடையில் ஒரு மெல்லிய லூப்ரிகேஷன் அடுக்கு (lubrication layer) உருவாவதால் அதிக வேகத்தில் வெளிப்படையான திரவமாக்கல் (liquefaction) எழுகிறது என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர். இது துகள்கள் நெரிசலாகி திரவம் கடினமாவதற்கு முன்பு துளி நழுவ (slide) அனுமதிக்கிறது.
- ஒருங்கிணைந்த மாதிரி (Unified model): சோதனை தரவுகள் (experimental data) மற்றும் கோட்பாட்டை இணைத்து, தாக்க வேகம் (impact velocity), துகள் செறிவு (particle concentration) மற்றும் திரவ பாகுத்தன்மை (fluid viscosity) ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் திரவம் போன்ற மற்றும் திடமான நடத்தைக்கு இடையிலான மாற்றத்தை (transition) கணிக்கக்கூடிய ஒரு மாதிரியை குழு உருவாக்கியுள்ளது.
முக்கியத்துவம்
- பொருள் வடிவமைப்பு (Materials design): ஷியர்-திக்கனிங் (shear-thickening) திரவங்களின் சிக்கலான இயக்கவியலைப் புரிந்துகொள்வது, சாதாரண சூழ்நிலைகளில் நெகிழ்வாக (flexible) இருக்கும் ஆனால் தாக்கத்தின்போது கடினமாகும் (harden) பாதுகாப்பு உடைகள் (protective gear), உடல் கவசங்கள் (body armour) மற்றும் தாக்கத்தை எதிர்க்கும் பூச்சுகள் (impact-resistant coatings) ஆகியவற்றின் உருவாக்கத்திற்கு உதவும்.
- தொழில்துறை பயன்பாடுகள் (Industrial applications): ஓட்ட பண்புகளைக் (flow properties) கட்டுப்படுத்துவது அவசியமாக உள்ள உணவு, மருந்துகள் மற்றும் பீங்கான்கள் (ceramics) போன்ற தொழில்களில் குழம்புகள் (slurries) மற்றும் இடைநீக்கங்களின் (suspensions) செயலாக்கத்தை மேம்படுத்த இந்த ஆய்வின் நுண்ணறிவுகள் உதவும்.
- கல்வி மதிப்பு (Educational value): முடிவுகள் ஒரு பிரபலமான வகுப்பறை பரிசோதனை (classroom experiment) பற்றிய நமது புரிதலை செம்மைப்படுத்துகின்றன (refine). மேலும் எளிய கலவைகள் (simple mixtures) கூட அவற்றின் வரம்புகளுக்குத் தள்ளப்படும்போது சிறந்த இயற்பியலை (rich physics) வெளிப்படுத்த முடியும் என்பதை நிரூபிக்கின்றன.
முடிவுரை
நமக்குத் தெரிந்த கார்ன்ஸ்டார்ச் கலவை (cornstarch suspension) அது தோன்றுவதை விட சிக்கலானது (complex). மிக அதிக தாக்க வேகங்களில் (extreme impact velocities), அது விரைவாக கடினமாவதற்கு முன்பு சுருக்கமாக ஒரு திரவத்தைப் போல பாய்கிறது. அன்றாட பொருட்கள் (everyday materials) அவற்றின் வரம்புகளுக்கு தள்ளப்படும்போது ஆச்சரியமான நடத்தையைக் கொண்டிருக்கக்கூடும் என்பதை இத்தகைய கண்டுபிடிப்புகள் நமக்கு நினைவூட்டுகின்றன.
ஆதாரம்: தி இந்து (The Hindu)