|
Создали метажидкость с программируемыми свойствами
|
|
|
|
Инженеры из Гарварда создали новую необычную “метафлюид” – жидкость, свойства которой можно запрограммировать на изменение, например, ее сжимаемости, прозрачности, вязкости и даже того, соответствует ли она ньютоновским законам или нет. Большинство материалов приобретают свои свойства – твердость, блеск или цвет – в зависимости от того, из чего они сделаны, но метаматериалы приобретают свои свойства благодаря тщательно разработанной структуре, состоящей из небольших компонентов. Форма, размер и расположение этих небольших компонентов позволяют им манипулировать электромагнитными волнами, улучшая такие вещи, как звукоизоляция, генераторы электроэнергии или даже плащи-невидимки или поверхности для ультразвуковой левитации. В новом исследовании исследователи из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук (SEAS) решили применить этот принцип к жидкостям.
|
|
|
|
“В отличие от твердых метаматериалов, метафлюиды обладают уникальной способностью течь и приспосабливаться к форме своего контейнера”, - сказала Катя Бертольди, старший автор исследования. “Нашей целью было создать метафлюид, который не только обладает этими замечательными свойствами, но и обеспечивает платформу для программируемой вязкости, сжимаемости и оптических свойств”. В данном случае мелкие компоненты метафлюида представляют собой заполненные воздухом эластомерные сферы шириной от 50 до 500 микрон, которые подвешены в силиконовом масле. Эти крошечные шарики сжимаются под давлением и выскакивают обратно, когда давление снижается, и эти два разных состояния изменяют свойства метафлюида. Так, например, в своей круглой форме шарики рассеивают свет, делая жидкость непрозрачной. Но под давлением, когда они сжимаются в форме полумесяца, они действуют как крошечные линзы, фокусируя свет и делая метафлюид прозрачным. Это, по словам команды, означает, что они могут быть полезны в качестве электронных чернил, меняющих цвет.
|
|
|
В другом тесте исследователи использовали метафлюид в качестве гидравлической среды в роботизированном захвате. Поскольку метафлюид может автоматически реагировать на различные давления, он сам регулирует усилие захвата, позволяя захватывать различные предметы – в данном случае бутылку, яйцо и ягоду черники – не повреждая их. Обычно гидравлическая система, работающая на воде или воздухе, нуждается в датчиках или внешних элементах управления, чтобы регулировать силу захвата в зависимости от объекта, который она поднимает. Метафлюид также может переключаться между ньютоновскими и неньютоновскими жидкостями. Когда капсулы имеют сферическую форму, их вязкость изменяется только в зависимости от температуры, подобно воде, но когда они сжимаются, она становится неньютоновской, то есть изменяет вязкость в ответ на усилие сдвига, действуя больше как томатный соус.
|
|
|
|
Исследователи говорят, что применение такого рода метафлюидов чрезвычайно разнообразно. Помимо упомянутых выше примеров, это может также привести к созданию амортизаторов, которые рассеивают энергию в зависимости от интенсивности удара, или логических элементов, которые открывают возможности жидкостных компьютеров. Различные рецептуры метафлюида позволяют придать ему различные свойства, регулируя количество, толщину и размеры взвешенных капсул. В будущей работе команда планирует исследовать акустические и термодинамические свойства метафлюида.
|
|
|
|
Источник
|
