Появилась новая «метажидкость» (Metafluid). Это жидкость, которую можно запрограммировать на изменение свойств, таких как ее прозрачность, вязкость и даже то, является ли она ньютоновской или нет. Ее создали инженеры Гарварда с помощью программы, которая позволяет изменять свойства жидкости.

Все характеристики материалов (какой они имеют цвет, степень твердости и т.д.) зависят от того, из чего они сделаны, но метаматериалы получают свои качества благодаря тщательно продуманным структурам, состоящим из маленьких компонентов.

В своей новой работе исследователи из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук (SEAS) решили применить этот принцип к жидкостям.

«В отличие от твердых метаматериалов, метажидкости обладают уникальной способностью течь и адаптироваться к форме своего контейнера, - сказала Катя Бертольди, старший автор исследования. - Наша цель состояла в том, чтобы создать метажидкость, которая не только обладала бы этими замечательными свойствами, но также обеспечивала бы платформу для программируемой вязкости, сжимаемости и оптических свойств».

В этом случае небольшие компоненты метажидкости представляют собой наполненные воздухом эластомерные шарики шириной от 50 до 500 микрометров, суспендированные в силиконовом масле. Эти крошечные сферы сжимаются при приложении давления и «всплывают», когда давление ослабевает. Эти два разных состояния меняют свойства метажидкости.

Например, если шарики идеально круглой формы, они рассеивают свет, и жидкость кажется непрозрачной. Но при приложении давления она сжимается в форме полумесяца, действуя как крошечная линза, которая фокусирует свет и делает метажидкость прозрачной. Исследователи говорят, что эти свойства могут быть полезны в качестве электронных чернил, меняющих цвет.

В другом тесте исследователи использовали метажидкость в качестве гидравлической среды в роботизированном захвате. Metafluid может автоматически реагировать на различное давление, поэтому он регулирует свою хватку так, чтобы можно было захватывать разные предметы (в данном случае бутылки, яйца и чернику), не повреждая их.

Гидравлическим системам, работающим на воде или воздухе, обычно требуются датчики или внешние элементы управления для регулировки силы захвата в зависимости от поднимаемого объекта.

Metafluid также может переключаться между ньютоновскими и неньютоновскими жидкостями. Если капсулы сферические, то они ньютоновские и, как и вода, их вязкость меняется только с температурой. Однако в сплющенном виде он становится неньютоновским. 

Это означает, что вязкость меняется в зависимости от силы сдвига, действуя  как томатный соус. Исследователи говорят, что применение этого типа метажидкости очень разнообразно.

Помимо приведенных выше примеров, вы также можете использовать амортизаторы, рассеивающие энергию в зависимости от силы удара, или логические элементы в жидкостных компьютерах. Различные рецепты металлических жидкостей могут придавать  разные свойства, регулируя количество, толщину и размер суспендированных капсул. 

В будущих исследованиях команда планирует изучить акустические и термодинамические свойства метажидкости.

Источник: Harvard SEAS