Giriş
Duyusal oyun materyalleri söz konusu olduğunda, kinetik kum ve oyun macunu çocuklara belirgin şekilde farklı deneyimler sunar - her ikisi de kendi başlarına büyüleyici. İlk bakışta benzer görünseler de, temel bileşimleri ve fiziksel davranışları bir dünya farklılığı ortaya koymaktadır.
Kinetik kum small miktarda polimer (PDMS - polidimetilsiloksan) içinde dağılmış kum partiküllerinden oluşan bir dispersiyondur ve kumun granüler dokusunu korurken ona benzersiz bir akış benzeri davranış kazandırır. Çalkalandığında, neredeyse yavaş hareket eden bir sıvı gibi davranarak çocukların onu kolaylıkla şekillendirmesine, dilimlemesine ve parçalamasına olanak tanır. Bileşimi maksimum paketleme fraksiyonuna yakındır - yani kum parçacıkları yoğun bir şekilde paketlenmiştir ve bir yığın halinde çökmeden hem harekete hem de yapışmaya izin verecek kadar bağlayıcı içerir.
Buna karşılık, oyun macunu (PDMS'ye de dayanır) genellikle viskoelastik bir medium içinde pigment partiküllerinin bir dispersiyonudur. Gerilir, zıplar ve hatta ani kuvvet altında kırılabilir. Kinetik kumun aksine, oyun macunu önemli ölçüde daha küçük parçacıklarla çok daha düşük bir katı yüklemeye sahiptir, bu da daha akışkan ve elastik bir davranışa neden olur.
Hem kinetik kum hem de oyun macunu dispersiyon olarak sınıflandırılsa da, oldukça farklı şekilde formüle edilirler. Reolojik testler, kinetik kum ve oyun macununun benzersiz özelliklerini ve bunların nasıl kullanıldıklarına olan bağımlılıklarını açıklar.
Test Sonuçları ve Tartışma
Şekil 1, oyun macunu üzerinde gerçekleştirilen bir frekans taramasının sonuç eğrilerini göstermektedir.
G' (elastik kayma modülü) malzemenin katı benzeri özelliklerini tanımlarken, G" (viskoz kayma modülü) sıvı benzeri özellikleriyle ilgilidir. Faz açısı, δ, uygulanan salınım gerilmesi ile ortaya çıkan gerilme arasındaki gecikmedir. Şu şekilde tanımlanır:
Faz açısı mükemmel elastik malzemeler için 0°'den mükemmel viskoz malzemeler için 90°'ye kadar değişir.
Yüksek frekanslarda, elastik kayma modülü viskoz kayma modülünden daha büyüktür. Sonuç olarak, hızlı salınımlar için (kısa zaman ölçekleri veya hızlı hareketlerle ilişkili), malzeme katı benzeri davranış sergiler.
G' ve G" arasında 3 Hz'de 45°'lik bir faz açısına karşılık gelen bir geçiş gözlenir. Daha düşük frekanslarda, daha yavaş hareketlerin göstergesi olarak, oyun macunu akış davranışı sergiler.
Şekil 2, kinetik kum için elastik kayma modülünün (G'), viskoz kayma modülünün (G") ve faz açısının (δ) frekansa bağlı davranışını göstermektedir. Ölçülen tüm frekans aralığı boyunca malzeme ağırlıklı olarak katı benzeri özellikler sergilemektedir. Bu, sürekli olarak daha düşük faz açısı değerleri (45°'nin altında) ve ölçüm boyunca G''nin G" üzerindeki baskınlığı ile kanıtlanmaktadır.
Sonuç
Frekans taramaları, bir malzemenin hem kısa hem de uzun zaman ölçeklerinde nasıl davrandığını tahmin etmek için kullanılır. Oyun macunu ve kinetik kumun test edilmesinden elde edilen eğriler, bunları kullanan bireylerin duyusal deneyimleriyle ilişkilendirilebilir. Kinetik kum, formunu koruyan şekillerin veya yapıların inşa edilmesini sağlar. Oyun macunu yavaş yavaş akar ve kullanımdan sonra kabının şeklini alır.