ស្លាមច្បាស់ Kaida: ជម្រើសច្បាស់សម្រាប់ការពិសោធន៍ដែលគួរឱ្យរីករាយ

ហេតុអ្វីបានជាស្លាមច្បាស់ Kaida ល្អបំផុតជាឧបករណ៍បង្រៀនអំពីសារធាតុរាវដែលមិនតាមច្បាប់ញូតុន

ឥរិយាបថនៃការថយចុះក្រោមឥទ្ធិពលនៃការប៉ះទង្គិច (shear-thinning) និងការស្តារឡើងវិញតាមពេលវេលា (time-dependent recovery) ក្នុងការបង្ហាញនៅថ្នាក់រៀន

ស្លាយម៉ាស៊ីន Kaida ដែលច្បាស់លាស់ បង្ហាញយ៉ាងច្បាស់ពីលក្ខណៈការថយចុះនៃសារធាតុដែលមានភាពជាប់ (shear-thinning) របស់វា។ នៅពេលដែលអ្នកណាម្នាក់ទាញវាដោយល្បឿនខ្ពស់ សារធាតុនេះនឹងថយចុះភាពជាប់យ៉ាងឆាប់រហ័ស ហើយវាត្រឡប់ទៅស្ថានភាពដើមវិញដោយស្អាត។ ប៉ុន្តែ ប្រសិនបើគេចុះបន្ថយវាដោយយឺតៗ វានឹងហូរដូចជាទឹកធម្មតា។ តើអ្វីដែលធ្វើឱ្យរឿងនេះកើតឡើង? សារធាតុប៉ូលីម៉ែរ (polymer chains) ខាងក្នុងរបស់វាធ្វើការរៀបចំ និងប៉ះគ្នាទៅវិញទៅមក ហើយបន្ទាប់មកប៉ះគ្នាវិញ ដែលបំប្លែងទ្រឹស្តីរ៉េអូឡូជី (rheology) ដែលស្មុគស្មាញទាំងនោះ ទៅជារឿងដែលគ្រប់គ្នាអាចមើលឃើញដោយភ្នែកផ្ទាល់។ បន្ទាប់ពីបានបង្ហាប់ ឬបន្លាយ ស្លាយម៉ាស៊ីននេះនឹងត្រឡប់ទៅស្ថានភាពដើមវិញក្នុងរយៈពេលគ្រាប់វិនាទីប៉ុណ្ណោះ។ នេះផ្តល់ជាភស្តុតាងផ្ទាល់ដល់សិស្សអំពីរបៀបដែលថាមពលអេឡាស្ទិកត្រូវបានផ្ទុក និងបោះចោល — ដែលជាលក្ខណៈសំខាន់បំផុតនៃសារធាតុវីស្កូអេឡាស្ទិក (viscoelastic) ប្រភេទមិន-ញូតុន (non-Newtonian)។ ស្លាយម៉ាស៊ីនដែលប្រើក្នុងថ្នាក់រៀនភាគច្រើនបាក់បែកបន្ទាប់ពីប្រើប្រាស់ជាច្រើនដង ប៉ុន្តែស្លាយម៉ាស៊ីន Kaida មិនបែកបាក់ទេ។ វាមានស្ថេរភាពខ្ពស់ ហើយអាចទប់ទល់នឹងការសាកល្បងសម្ពាធ (stress tests) បានច្រើនដង ដែលមានន័យថា គ្រូអាចធ្វើការពិសោធន៍បានច្រើនដងដោយគ្មានការខាតបង់សម្ភារៈ។ ការសិក្សាបានបង្ហាញថា ការធ្វើការដោយផ្ទាល់ជាមួយសារធាតុបែបនេះ ជួយឱ្យមនុស្សចងចាំគោលគំនិតវិទ្យាសាស្ត្រដែលស្ថិតនៅក្រោយវា បានប្រសើរឡើងប្រហែល ៦៥% ធៀបនឹងការស្តាប់មេរៀនតែប៉ុណ្ណោះ។

ការវាស់ស្ទង់ដែលផ្អែកលើស្មាតហ្វូន៖ ការវាស់ការប៉ះពាល់ និងការត្រឡប់មកវិញដោយប្រើស្លាយ Kaida

សិស្សបំប្លែងស្មាតហ្វូនរបស់ពួកគេទៅជាឧបករណ៍វាស់ស្ទង់ដែលអាចប្រើបានដោយការថតវីដេអូលឿនៗនៃស្លាយ Kaida ដែលឆ្លើយតបទៅនឹងការជំរុញដែលគ្រប់គ្រងបាន—ដូចជា ការធ្លាក់ធ្លិក ឬការទាញយ៉ាងស្មើគ្នាដោយមួយទិស។ ដោយប្រើឧបករណ៍វិភាគរូបភាពជាប់គ្នាដោយឥតគិតថ្លៃ ពួកគេវាស់ប៉ារ៉ាម៉ែត្រសំខាន់ៗនៃសម្ភារៈ៖

• ការត្រឡប់មកវិញដោយភាពអាក្រក់ , ដែលវាស់ដោយកម្ពស់នៃការត្រឡប់មកវិញតាមពេលវេលា;
• សម្ពាធ​ប៉ះពាល់ , ដែលសន្និដ្ឋានបានពីកម្លាំងអប្បបរមាដែលត្រូវការដើម្បីចាប់ផ្តើមការហូរដែលមិនអាចត្រឡប់មកវិញបាន;
• លេខដេប៉ូរ៉ា , ដែលគណនាដោយផ្អែកលើសមាមាត្ររវាងពេលវេលាប៉ះពាល់តាមលក្ខណៈរបស់ស្លាយ និងពេលវេលាប្រើក្នុងការធ្វើពិសោធន៍។

វិធីសាស្ត្រនេះមានតម្លៃទាប ប៉ុន្តែផ្តល់ផលប៉ះពាល់ខ្ពស់ ដែលជួយដកហូតរារាំងចេញពីការពិសោធន៍ដែលមានសារប្រយោជន៍ និងជួយពង្រឹងចំណេះដឹងជាមូលដ្ឋានអំពីការវាស់វែង។ គ្រូអប់រំរាយការណ៍ជាបន្តបន្ទាប់ថា ការចូលរួមរបស់សិស្សកើនឡើង ៨០% នៅពេលដែលគេជំនួសមេរៀនអំពីសារធាតុមានសារធាតុភាព (viscosity) ដែលសិស្សគ្រាន់តែស្តាប់ប៉ុណ្ណោះ ដោយការវិភាគវីដេអូដែលផ្អែកលើ Kaida ដែលសិស្សបង្កើត បកស្រាយ និងដាក់បញ្ចូលទិន្នន័យរបស់ពួកគេក្នុងបរិបទជាក់ស្តែង។

វិទ្យាសាស្ត្រនៅពីក្រោយភាពច្បាស់លាស់ដ៏អស្ចារ្យរបស់ Kaida: គីមីវិទ្យាប៉ូលីម័រត្រូវបានសាមញ្ញ

របៀបដែលការភ្ជាប់ឆ្លងគ្នារវាង PVA និងប៉ូរ៉េត (PVA-borate) ដែលមានភាពច្បាស់លាស់ ធ្វើឱ្យរចនាសម្ព័ន្ធមីក្រូដែលរារាំងពន្លឺមានការថយចុះ

តើអ្វីដែលធ្វើឱ្យ Kaida មានភាពច្បាស់លាស់ផ្នែកបន្ទាត់សូវ? វាអាស្រ័យលើរបៀបដែលយើងគ្រប់គ្រងការភ្ជាប់ឆ្លង (crosslinking) រវាង polyvinyl alcohol (PVA) និង borate។ ជំន взំនួយឱ្យទុកឱ្យវាបង្កើតជាក្រុមចៃដន្យ យើងបង្កើតការភ្ជាប់តូចៗ និងស្មើគ្នានៅកម្រិតតិចជាងមួយម៉ាយក្រូម៉ែត្រ។ រូបមន្តពិសេសរបស់យើងប្រើសមាមាត្រ PVA ទៅ borate 4:1 ដែលជួយសម្របសម្រួលប្រតិកម្មគីមី ដោយគ្មានការបង្កើតគ្រាប់ដែលធ្វើឱ្យពន្លឺរាយខ្ចាយ ដែលជាធម្មតាកើតឡើងនៅក្នុងជេលដែលផ្អែកលើ borax ធម្មតា។ យើងក៏មានជំហានសំខាន់ៗជាច្រើនក្នុងដំណាំផលិតផលរបស់យើងផងដែរ។ ការរក្សាបរិស្ថាន pH នៅជុំវិញ 8.2 ដល់ 8.5 គឺសំខាន់ណាស់ រួមជាមួយនឹងការបន្ថែមដំណាំ borate យឺតៗ និងការលាយឱ្យស្មើគ្នាជាបន្តបន្ទាប់។ វិធីទាំងនេះប៉ះទាក់ការបង្កើតដែនដែលមិនចង់បាន។ ការសាកល្បងដែលបានបោះពុម្ពក្នុងវារសារ Materials Science Journal បានគាំទ្រការសន្និដ្ឋាននេះ ដោយបង្ហាញថា ការឆ្លងកាត់ពន្លឺដែលមើលឃើញបានលើសពី 92%។ ហើយតើអ្វីទៅ? ភាពច្បាស់លាស់ខ្ពស់នេះកើតឡើងដោយសារតែការរាយខ្ចាយ Rayleigh មានតិចណាស់ ដោយសាររចនាសម្ព័ន្ធនៅកម្រិតណាណូរបស់យើងគឺស្មើគ្នាក្នុងទាំងមូល។

តួនាទីនៃសារធាតុបន្ថែមដែលមានម៉ាស់ម៉ូលេគុលទាបក្នុងការបង្ក្រាបភាពច្រាស់ និងការបែងចែកជាបែបផ្សេងៗ

រូបមន្ត Kaida រួមបញ្ចូលសារធាតុបន្ថែមដែលបានរៀបចំជាពិសេស ដែលមានម៉ាស់តិចជាង 500 Da ហើយសារធាតុបន្ថែមដែលបានបង្កើតពីក្លីសេរ៉ូលគ្រប់គ្រងប្រហែល 60% នៃសារធាតុបន្ថែមទាំងអស់ដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហាភាពច្រាស់។ ម៉ូលេគុលតូចៗទាំងនេះធ្វើការចូលទៅក្នុងម៉ាទ្រីស PVA ដោយបំពេញចន្លោះតូចៗរវាងខ្សែសារធាតុប៉ូលីម៉ែរ។ ពួកវាក៏ជួយសម្របសម្រួលប្រើប្រាស់ប្រចាំថាមពលអគ្គិសនីនៅតាមផ្ទៃប៉ះរវាងទឹក និងសារធាតុប៉ូលីម៉ែរ និងរក្សាបណ្តាញសារធាតុប៉ូលីម៉ែរដែលផ្អែកលើសារធាតុអ៊ីដ្រូសេនឱ្យមានស្ថេរភាព។ អ្វីដែលសំខាន់បំផុតគឺ សារធាតុបន្ថែមទាំងនេះរក្សាស្ថានភាពថាមពលសរុបនៃដំណាំឱ្យនៅស្ថិរភាព ដើម្បីការពារការបែងចែកនៅពេលសីតុណ្ហភាពប្រែប្រួល។ ការសាកល្បងនៅក្នុងប្រមាណវិធីបានបង្ហាញថា គ្មានការបាត់បង់ភាពច្បាស់លាស់ទាំងអស់ពី ៥ ដឺក្រេសេលស្យូស រហូតដល់ ៣៥ ដឺក្រេសេលស្យូស។ នេះមានន័យថា គ្មានស្រទាប់ស៊ីវ៉ែលស ឬស្រទាប់សារធាតុស៊ីវ៉ែលស ដែលបង្កើតឡើងលើផ្ទៃផ្ទុក ដូចដែលកើតឡើងញឹកញាប់ជាមួយផលិតផលដែលផ្អែកលើប៉ូរ៉ាក់ស៍ នៅពេលដាក់លើឆាក់ ឬប្រើប្រាស់ប្រចាំថ្ងៃនៅក្នុងថ្នាក់រៀនទេ។

ការសាកល្បងប្រក្បដោយប្រសិទ្ធភាពជាមួយស្លាមស្អាត Kaida៖ អថេរដែលប៉ះពាល់ដល់ប្រសិទ្ធភាព

ការប្រៀបធៀបអង្គប្រកប: ដំណាំអំបិល និងដំណាំប៉ូរ៉ាក់ស៍សម្រាប់ភាពច្បាស់លាស់ និងភាពអាចយោងបានល្អបំផុត

ការជ្រើសរើសអង្គប្រកបផ្សេងៗគ្នាអនុញ្ញាតឱ្យគ្រូអប់រំកែប្រៃស្លាម Kaida សម្រាប់គោលបំណងបង្រៀនជាក់លាក់។ នៅពេលប្រើដំណាំប៉ូរ៉ាក់ស៍ យើងទទួលបានការភ្ជាប់ឆ្លងគ្នារវាងឌីអូល-ប៉ូរ៉ាក់ស៍ដែលមានស្ថេរភាពខ្លាំងណាស់ ដែលធ្វើឱ្យស្លាមមានភាពច្បាស់លាស់ខ្លាំង (ចំនួនពន្លឺឆ្លងកាត់លើសពី ៩៥% ) ហេតុនេះវាសាកសមណាស់សម្រាប់បង្ហាញអំពីរបៀបដែលពន្លឺប៉ះប៉ុះ ឬដំណាំជាមួយវត្ថុបង្ហាញ ដូចជាដង្កាក្រោមការបង្ហាញនៅក្នុងថ្នាក់រៀន។ ផ្ទុយទៅវិញ ស្លាមដែលបានធ្វើឡើងដោយប្រើអំបិលមានសមត្ថភាពយោងបានល្អជាងគេ។ សំណាកទាំងនេះអាចយោងបានពី ៣០០ ដល់ ៤០០% មុនពេលបែកបាក់ ហេតុនេះគ្រូអប់រំជាញឹកញាប់ប្រើវាសម្រាប់ការពិសោធន៍ដែលទាក់ទងនឹងការទាញ និងការសាកល្បងការតានតឹង។ ស្លាមដែលផ្អែកលើប៉ូរ៉ាក់ស៍នៅតែរក្សាភាពច្បាស់លាស់ ទោះបីជាយោងបានច្រើនដងក៏ដោយ ប៉ុន្តែស្លាមដែលបានប៉ះប៉ុះដោយអំបិលអាចបង្ហាញគ្រាប់ស្លាមស បណ្តោះអាសន្ន នៅពេលយោងលើសពី ២០០% ប៉ុណ្ណោះ។ នេះពិតជាការបង្កើតឱកាសល្អសម្រាប់ពិភាក្សាអំពីអ្វីដែលកើតឡើងនៅកម្រិតមីក្រូស្កូប នៅពេលដែលសម្ភារៈមួយត្រូវបានទាញយ៉ាងខ្លាំង។

សីតុណ្ហភាព ល្បឿនការចំរាញ់ និងពេលវេលាដែលទុកឱ្យស្ងៀម—ផលប៉ះពាល់ដល់ស្ថេរភាពនៃស្លាម Kaida

អថេរបីយ៉ាងដែលអាចគ្រប់គ្រងបានកំណត់ប្រសិទ្ធភាពរាវវិទ្យាសាស្ត្រ និងប្រសិទ្ធភាពប៉ះពាល់ដល់ពន្លឺនៅទីបញ្ចប់៖

• សីតុណ្ហភាព (១០–៣០°C) ៖ លក្ខខណ្ឌត្រជាក់ជាង (ឧ. ១០°C) ធ្វើឱ្យចលនាសេចក្តីសារធ្វើឱ្យយឺត និងល្បឿនការចាក់ចូលគ្នានៃសេចក្តីសារយឺត ហើយបណ្តាលឱ្យបានស្លាមដែលមានស្ថេរភាពខ្ពស់ និងមានសារធាតុរាវខ្ពស់ (៥–៥០ Pa·s)៖ សីតុណ្ហភាពបរិយាកាស (២២°C) ផ្តល់នូវសមតុល្យរវាងសារធាតុដែលងាយស្រួលប្រើប្រាស់ និងស្ថេរភាព។
• ល្បឿនការចំរាញ់ ៖ ការចំរាញ់យ៉ាងខ្លាំងនឹងបង្កើតពពុះខ្យល់តូចៗដែលរាយការណ៍ពន្លឺ ហើយបណ្តាលឱ្យការឆ្លុះពន្លឺថយចុះ ១៥–៤០%៖ ការចំរាញ់យ៉ាងស្ងៀមៗ ឬប៉ះពាល់ដោយវិធីប្រកបដោយភាពទន់ភាល់ នឹងរក្សាទុកនូវគុណភាពប៉ះពាល់ដល់ពន្លឺ។
• ពេលវេលាដែលទុកឱ្យស្ងៀម ៖ រយៈពេល ២៤ ម៉ោងសម្រាប់ធ្វើឱ្យស្លាមទទួលបានស្ថេរភាព អនុញ្ញាតឱ្យសេចក្តីសារធ្វើឱ្យយឺតទាំងមូលមានស្ថេរភាព ដោយប៉ះពាល់ដល់ការប៉ះពាល់ដែលនៅសល់ និងធ្វើឱ្យស្ថេរភាពនៃការត្រឡប់មកវិញដោយសារការបង្កើតសារធាតុយឺត (ការប៉ះពាល់ដែលមានការប្រែប្រួល ±២% ក្នុងការធ្វើតេស្តដដែលៗ)។

សម្រាប់ការរៀបចំស្លាម Kaida ឱ្យបានល្អបំផុតសម្រាប់ប្រើប្រាស់នៅក្នុងថ្នាក់រៀន—ដែលមានភាពច្បាស់លាស់ ភាពអាចទុកចិត្តបាននៃសារធាតុយឺត និងការត្រឡប់មកវិញដែលអាចធ្វើម្តងទៀតបាន—សូមរៀបចំស្លាម Kaida ដោយការប៉ះពាល់យ៉ាងស្ងៀមៗ នៅសីតុណ្ហភាព ២២°C បន្ទាប់មកទុកឱ្យស្ងៀមយ៉ាងហោចណាស់មួយយប់។

សំណួរញឹកញាប់

ឥរិយាបថការថយចុះនៃការប៉ះពាល់ (shear-thinning behavior) នៅក្នុងស្លាម Kaida Clear គឺជាអ្វី?

ឥរិយាបទការថយចុះនៃសារធាតុដែលមានភាពជាប់ (Shear-thinning behavior) សំដៅលើការថយចុះនៃភាពជាប់របស់ Kaida Clear Slime នៅពេលដែលវាត្រូវបានទាញយ៉ាងឆាប់រហ័ស ឬបានទទួលការផ្ទុះដែលមានកម្លាំងខ្លាំង ដែលអនុញ្ញាតឱ្យវាកើតមានការត្រឡប់មកវិញ ឬហូរបានយ៉ាងងាយស្រួល។

តើគេអាចប្រើស្មាតហ្វូនដើម្បីសិក្សាអំពី Kaida slime យ៉ាងដូចម្តេច?

គេអាចប្រើស្មាតហ្វូនដើម្បីថតវីដេអូលឿន-យឺត (slow-motion videos) នៃ Kaida slime ដែលឆ្លើយតបទៅនឹងការរំជួយផ្សេងៗគ្នា ដែលអនុញ្ញាតឱ្យសិស្សវិភាគ និងវាស់ការប្រ៉ាប់លក្ខណៈរបស់សារធាតុ ដូចជា ការត្រឡប់មកវិញនៃភាពអាចយកមកប្រើបានវិញ (elastic recovery) កម្លាំងប៉ះទង្គិច (yield stress) និងលេខដេប៉ូរ៉ា (Deborah number)។

ហេតុអ្វីបានជា Kaida slime មានភាពច្បាស់លាស់ដល់ភ្លើង?

ភាពច្បាស់លាស់ដល់ភ្លើងរបស់ Kaida slime កើតឡើងដោយសារការភ្ជាប់គ្នាដោយប៉ូលីវីនីលអាល់កុល-ប៉ូរ៉េត (PVA-borate) ដែលមានភាពច្បាស់លាស់ ដែលជួយកាត់បន្ថយរចនាសម្ព័ន្ធសំណាញ់តូចៗដែលបណ្តាលឱ្យពន្លឺរាយ (light-scattering microstructures) និងការបញ្ចូលសារធាតុបន្ថែមដែលមានម៉ាស៊ីនម៉ូលេគុលទាប ដែលជួយបន្ថយភាពមិនច្បាស់ (haze) និងការបែងចែកជាផ្នែកៗ (phase separation)។

តើអ្វីៗដែលជាការរំជួយផ្សេងៗគ្នាប៉ះពាល់ដល់ Kaida slime យ៉ាងដូចម្តេច?

ការរំជួយផ្សេងៗគ្នាអាចកែប្រែ Kaida slime សម្រាប់គោលបំណងបង្រៀន ដែលការប្រើប៉ូរ៉ាក់ស៍ (borax) ផ្តល់នូវភាពច្បាស់លាស់ខ្ពស់ជាង ហើយការប្រើអំបិល (salt) អនុញ្ញាតឱ្យវាមានភាពអាចទាញបានយូរជាង។