Meitä ympäröivät nerokkaat aineet: valikoima metalliseoksia, jotka voivat kääriä jäännöksiä tai kuoria raketteja, maalit minkä tahansa kuviteltavissa väreissä ja jatkuvasti muuttuvia digitaalisia näyttöjä. Käytännössä kaikki nämä hyödyntävät pohjana olevien materiaalien luonnollisia ominaisuuksia.
Mutta nouseva materiaaliluokka on monipuolisempi, jopa ohjelmoitavissa.
Nämä metamateriaaleina tunnetut aineet on suunniteltu huolellisesti siten, että niiden rakenne – toisin kuin niiden koostumus – määrää niiden ominaisuudet. Jotkut metamateriaalit saattavat tehdä käytännöllinen pitkän matkan langaton tehonsiirto, muut voisivat tuodanäkymätön viitta”Tai futuristisia materiaaleja, jotka reagoivat aivoaaltoihin.
Mutta useimmat esimerkit ovat kiinteitä metamateriaaleja – Harvardin tiimi pohti, voisivatko he tehdä metafluidin. Kuten käy ilmi, kyllä, ehdottomasti. Tiimi kuvaili äskettäin tuloksiaan luonto.
"Toisin kuin kiinteillä metamateriaaleilla, metanesteillä on ainutlaatuinen kyky virrata ja mukautua säiliönsä muotoon", Katia Bertoldi, Harvardin soveltavan mekaniikan professori ja artikkelin vanhempi kirjoittaja. sanoi lehdistötiedotteessa. "Tavoitteenamme oli luoda metafluidi, jolla ei ole vain näitä merkittäviä ominaisuuksia, vaan joka tarjoaa myös alustan ohjelmoitavalle viskositeetille, puristuvuudelle ja optisille ominaisuuksille."
Ryhmän metafluidi koostuu sadoista tuhansista pienistä, joustavista palloista, joista jokainen on halkaisijaltaan 50-500 mikronia, jotka on ripustettu öljyyn. Pallot muuttavat muotoaan ympäröivän öljyn paineen mukaan. Korkeammissa paineissa ne muotoutuvat, jolloin yksi pallonpuolisko romahtaa sisäänpäin eräänlaiseen puolikuun muotoon. Ne palaavat sitten alkuperäiseen pallomaiseen muotoonsa, kun paine on vapautettu.
Metafluidin ominaisuudet – kuten viskositeetti tai opasiteetti – muuttuvat sen mukaan, minkä muodon sen muodostavat pallot ottavat. Nesteen ominaisuuksia voidaan hienosäätää sen perusteella, kuinka monta palloa nesteessä on ja kuinka suuria tai paksuja ne ovat.
Todisteeksi konseptista tiimi täytti hydraulisen robottitarttujan metafluidilla. Robotit on yleensä ohjelmoitava tunnistamaan esineitä ja säätämään pitovoimaa. Tiimi osoitti, että tarttuja pystyi automaattisesti mukautumaan mustikkaan, lasiin ja munaan ilman ylimääräistä tunnistusta tai ohjelmointia. Jokaisen esineen paine "ohjelmoi" nesteen säätymään, jolloin tarrain pystyi poimimaan kaikki kolme vahingoittumattomana helposti.
Tiimi osoitti myös, että metafluidi voi muuttua läpinäkymättömästä, kun sen ainesosat olivat pallomaisia, läpinäkyvämpään, kun ne romahtivat. Jälkimmäinen muoto, tutkijat sanoivat, toimii kuin linssi tarkentava valo, kun taas edellinen hajottaa valoa.
On myös huomattava, että metafluidi käyttäytyy kuin newtonilainen neste, kun sen komponentit ovat pallomaisia, mikä tarkoittaa, että sen viskositeetti muuttuu vain lämpötilan muutosten myötä. Kun ne kuitenkin romahtavat, siitä tulee ei-newtonilainen neste, jossa sen viskositeetti muuttuu läsnä olevien leikkausvoimien mukaan. Mitä suurempi leikkausvoima - eli rinnakkaiset voimat, jotka työntyvät vastakkaisiin suuntiin - sitä nestemäisempää metafluidista tulee.
Seuraavaksi tiimi tutkii lisäominaisuuksia – kuten kuinka niiden luoma akustiikka ja termodynamiikka muuttuvat paineen vaikutuksesta – ja tutkii kaupallistamista. Itse joustopallojen valmistaminen on melko yksinkertaista, ja he uskovat, että heidän kaltaiset metanesteet voivat olla hyödyllisiä roboteissa, "älykkäinä" iskunvaimentimina tai väriä vaihtavissa e-musteissa.
"Näiden skaalautuvien, helposti valmistettavien metafluidien sovellustila on valtava", sanoi Bertoldi.
Ryhmän luominen on tietysti vielä tutkimusvaiheessa. Paljon on vielä navigoitamatta, ennen kuin se näkyy tuotteissa, joista me kaikki pidämme. Silti teos lisää kasvavaa metamateriaalien luetteloa ja osoittaa lupauksen muuttua kiinteästä nestemäiseksi.
Kuva pistetilanne: Adel Djellouli / Harvard SEAS
- SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
- PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
- PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
- PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
- Lähde: https://singularityhub.com/2024/04/10/harvards-new-programmable-fluid-shifts-its-properties-on-demand/
