نحن محاطون بمواد بارعة: قائمة من السبائك المعدنية التي يمكنها تغليف بقايا الطعام أو قشر الصواريخ، والطلاء بأي لون يمكن تخيله، وشاشات عرض رقمية دائمة التغير. تقريبًا كل هذه الأشياء تستغل الخصائص الطبيعية للمواد الأساسية.
لكن هناك فئة ناشئة من المواد أكثر تنوعًا، بل وقابلة للبرمجة.
تُعرف هذه المواد باسم المواد الخارقة، وقد تم تصميمها بدقة بحيث يحدد تركيبها الهيكلي – بدلاً من تركيبها – خصائصها. قد تصنع بعض المواد الفوقية نقل الطاقة لاسلكيًا لمسافات طويلة عمليًا، يمكن للآخرين إحضار "عباءات الخفاء"أو مواد مستقبلية تستجيب للموجات الدماغية.
لكن معظم الأمثلة عبارة عن مواد خارقة صلبة، وقد تساءل فريق من جامعة هارفارد عما إذا كان بإمكانهم صنع سائل خارق. كما اتضح، نعم، بالتأكيد. وصف الفريق مؤخرًا نتائجه في الطبيعة.
تقول كاتيا بيرتولدي، أستاذة الميكانيكا التطبيقية بجامعة هارفارد وكبيرة مؤلفي الورقة البحثية: "على عكس المواد الصلبة الصلبة، تتمتع السوائل الميتافيزيقية بقدرة فريدة على التدفق والتكيف مع شكل الحاوية الخاصة بها". وقال في بيان صحفي. "كان هدفنا هو إنشاء سائل ميتا لا يمتلك هذه السمات الرائعة فحسب، بل يوفر أيضًا منصة للزوجة القابلة للبرمجة، والانضغاط، والخصائص البصرية."
يتكون السائل metafluid الخاص بالفريق من مئات الآلاف من الكرات الصغيرة القابلة للتمدد - يتراوح عرض كل منها بين 50 إلى 500 ميكرون - المعلقة في الزيت. يتغير شكل الكرات حسب ضغط الزيت المحيط بها. وعند الضغط العالي، فإنها تتشوه، وينهار أحد نصفي الكرة الأرضية إلى الداخل ليصير على شكل نصف قمر. ثم تستأنف بعد ذلك شكلها الكروي الأصلي عند تخفيف الضغط.
تتغير خصائص المائع الميتافوقي - مثل اللزوجة أو العتامة - اعتمادًا على الأشكال التي تتخذها المجالات المكونة له. يمكن ضبط خصائص السائل بناءً على عدد الكرات الموجودة في السائل ومدى حجمها أو سمكها.
وكدليل على صحة المفهوم، قام الفريق بملء قابض آلي هيدروليكي بالسوائل الخارقة الخاصة بهم. عادةً ما يتعين برمجة الروبوتات لاستشعار الأشياء وضبط قوة قبضتها. أظهر الفريق أن المقبض يمكن أن يتكيف تلقائيًا مع التوت والكوب والبيضة دون الحاجة إلى استشعار أو برمجة إضافية. إن ضغط كل جسم "يبرمج" السائل على التكيف، مما يسمح للقابض بالتقاط العناصر الثلاثة دون تلف، بسهولة.
وأظهر الفريق أيضًا أن السائل الخارق يمكن أن يتحول من معتم، عندما تكون مكوناته كروية، إلى أكثر شفافية، عندما تنهار. وقال الباحثون إن الشكل الأخير يعمل مثل عدسة تركز الضوء، في حين أن الشكل الأول ينثر الضوء.
وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن السائل الميتافي يتصرف مثل السائل النيوتوني عندما تكون مكوناته كروية، مما يعني أن لزوجته تتغير فقط مع تغيرات درجة الحرارة. ومع ذلك، عندما تنهار، فإنها تصبح سائلًا غير نيوتوني، حيث تتغير لزوجته اعتمادًا على قوى القص الموجودة. كلما زادت قوة القص - أي القوى المتوازية التي تدفع في اتجاهين متعاكسين - كلما أصبح السائل فوق السائل أكثر سيولة.
بعد ذلك، سيقوم الفريق بالتحقيق في خصائص إضافية - مثل كيفية تغير الصوتيات والديناميكا الحرارية في ابتكارهم مع الضغط - والنظر في التسويق. يعد تصنيع الكرات المرنة نفسها أمرًا بسيطًا إلى حد ما، ويعتقدون أن السوائل الخارقة مثل تلك الخاصة بهم قد تكون مفيدة في الروبوتات، كممتصات صدمات "ذكية"، أو في الأحبار الإلكترونية المتغيرة الألوان.
وقال بيرتولدي: "إن مساحة تطبيق هذه السوائل الميتافورية القابلة للتطوير وسهلة الإنتاج ضخمة".
وبطبيعة الحال، فإن إنشاء الفريق لا يزال في مرحلة البحث. هناك الكثير من العقبات التي يتعين علينا تجاوزها قبل أن تظهر في المنتجات التي قد نستمتع بها جميعًا. ومع ذلك، فإن هذا العمل يضاف إلى قائمة متزايدة من المواد الخارقة، ويظهر وعدًا بالتحول من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة.
الصورة الائتمان: عادل جلولي/هارفارد سيز
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://singularityhub.com/2024/04/10/harvards-new-programmable-fluid-shifts-its-properties-on-demand/
