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14 de Febrero de 2014
física

Maicena y agua, una mezcla exótica

La fricción entre partículas explica el extraño comportamiento de este fluido no newtoniano.

Un nuevo trabajo ha encontrado la explicación a las extrañas propiedades físicas que presenta la mezcla de harina de maíz y agua. [Thomas Fuchs]

Cuando mezclamos almidón de maíz con un poco de agua obtenemos una pasta bien peculiar. A primera vista, parece como cualquier otro líquido (podemos verterlo de un recipiente a otro o sumergir nuestras manos en él). Pero tras comprimirlo o sacudirlo de forma enérgica, de repente se pone firme (es posible enrollarlo, andar encima de su superficie e incluso saltar sobre él). Y si lo agitamos vigorosamente, se vuelve duro casi como una piedra.

A Eric Brown, físico de la Universidad Yale, le apasionan las demostraciones de las rarezas que surgen de la mezcla de harina de maíz y agua; para ello utiliza un batidor con un eje de metal. Una agitación demasiado intensa, dice el investigador, puede hasta romper la varilla. Y lo que resulta aún más extraño es que la transformación resulta reversible: una reducción en la velocidad del proceso de mezcla hace que lo que parecía un material sólido vuelva a un estado líquido.

Durante mucho tiempo, los físicos intentaron comprender a fondo dicho cambio de fase, típico de los fluidos no newtonianos o dilatantes. Finalmente, en 2003, un equipo de investigadores franceses se percató de que el fenómeno era producto de la fricción entre partículas. En fecha reciente, los científicos han confirmado esta hipótesis mediante la simulación de sus interacciones.

A bajas concentraciones, el líquido lubrica las partículas, lo que permite que se muevan más o menos libremente, aclara Jeffrey Morris, profesor de ingeniería química en la Universidad de la Ciudad de Nueva York (CUNY) y autor del nuevo estudio sobre este fenómeno publicado en la revista Physical Review Letters. Incluso con más almidón, el agua sigue «desempeñando ese papel de lubricante casi perfecto», hasta que se empieza a agitar la mezcla con más vehemencia, continúa el investigador. Esta fuerza añadida empaqueta de forma conjunta a todas sus partículas, por lo que sus superficies rugosas impiden que se deslicen unas sobre las otras. De hecho, forman largas cadenas rígidas que se mantienen inmóviles por efecto de la fricción, lo que confiere al compuesto su comportamiento casi sólido, explica el responsable del estudio Ryohei Seto, también de la CUNY.

«El fenómeno del rápido cambio de fase resulta extraordinario», comenta Morris, que afirma que se necesitaron innumerables experimentos y estudios teóricos para responder a «una pregunta básica» de la física. Todavía quedan muchos interrogantes, apunta Brown. Por ejemplo, no está claro si las mismas interacciones microscópicas responsables de las propiedades del fluido dilatante también explican su resistencia a los golpes.

Más información en Physical Review Letters.

Nathan Collins

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