Una gota de una mezcla espesa de almidón de maíz y agua cae sobre una mesa. Normalmente, una mezcla así se endurece al instante ante un impacto brusco; incluso se puede correr sobre ella si se llena una piscina. Pero en este experimento todo fue diferente. La cámara de alta velocidad registró que, en el primer instante después del contacto, la gota se aplasta como un líquido común. Y solo después, cuando la velocidad del impacto disminuye, de repente se agarra y se comporta como un sólido.
Este orden —primero líquido, luego sólido— fue una sorpresa. Por lo general, en estas mezclas ocurre lo contrario: cuanto más fuerte es el impacto, más rápido se endurecen. Aquí, a las velocidades más altas, la mezcla 'olvida' por un instante su naturaleza inusual y fluye como agua con almidón. Solo cuando el movimiento se desacelera, recuerda que sabe endurecerse y la gota se agrupa en un grumo.
Este resultado ayuda a comprender mejor el comportamiento de fluidos complejos que cambian sus propiedades según la rapidez con que se comprimen. Estas mezclas se usan en chalecos antibalas, en fluidos de frenos e incluso en la cocina. Ahora los científicos saben que, bajo cargas muy bruscas, estos materiales pueden comportarse de manera diferente a lo que predecían los modelos antiguos. Y esto es importante para quienes diseñan equipos de protección o procesos industriales donde estos fluidos sufren impactos rápidos.
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2601.12642
Combining high-speed photography with direct force measurements, we investigate the impact dynamics of drops of cornstarch-water mixtures -- a premier example of shear-thickening fluids -- across a wide range of impact conditions. Our study identifies three distinct impact regimes. In addition to the liquid-like and solid-like behaviors generally expected for the impact-induced response of shear-thickening fluids, we uncover a counterintuitive regime in which high-concentration cornstarch-water mixtures display a liquid-like response at the onset of impact when shear rates are high and only transition to a solid-like behavior at later times as shear rates reduce. By integrating the classic drop-impact theory with the Reynolds-Darcy mechanism for dilatancy, we develop a unified model that quantitatively describes the impact dynamics of shear-thickening drops across all regimes. Our work reveals the unexpected response of shear-thickening fluids to ultra-fast deformation and advances fundamental understanding of drop impact for complex fluids.
Si introduces un dedo lentamente en una mezcla de almidón y agua, entrará con facilidad, como en un jarabe espeso. Pero si golpeas la superficie con el puño, la mezcla se volverá sólida al instante y no dejará pasar la mano.