אנחנו מוקפים בחומרים גאוניים: תפריט של סגסוגות מתכת שיכולות לעטוף שאריות או רקטות עור, צבעים בכל צבע שאפשר להעלות על הדעת וצגים דיגיטליים המשתנים כל הזמן. כמעט כל אלה מנצלים את התכונות הטבעיות של החומרים הבסיסיים.
אבל סוג חומרים מתפתח הוא רב תכליתי יותר, אפילו ניתן לתכנות.
חומרים אלה, הידועים כמטא-חומרים, מהונדסים בקפידה כך שההרכב המבני שלהם - בניגוד להרכבם - קובע את תכונותיהם. כמה מטא-חומרים עשויים ליצור העברת כוח אלחוטית למרחקים ארוכים מעשית, אחרים יכולים להביא "גלימות בלתי נראות"או חומרים עתידניים המגיבים לגלי מוח.
אבל רוב הדוגמאות הן מטא-חומרים מוצקים - צוות של הרווארד תהה אם הם יכולים ליצור מטא-נוזל. כפי שמתברר, כן, בהחלט. הצוות תיאר לאחרונה את תוצאותיו ב טבע.
"בניגוד למטא-חומרים מוצקים, למטא-נוזלים יש את היכולת הייחודית לזרום ולהסתגל לצורת המיכל שלהם", קטיה ברטולדי, פרופסור למכניקה יישומית בהרווארד ומחברת בכירה של המאמר, אמר בהודעה לעיתונות. "המטרה שלנו הייתה ליצור מטא-נוזל שלא רק בעל התכונות המדהימות הללו אלא גם מספק פלטפורמה לצמיגות, דחיסה ותכונות אופטיות הניתנות לתכנות."
המטא-נוזל של הצוות מורכב ממאות אלפי כדורים זעירים ונמתחים - כל אחד בקוטר של בין 50 ל-500 מיקרון - תלויים בשמן. הכדורים משנים את צורתם בהתאם ללחץ השמן שמסביב. בלחצים גבוהים יותר, הם מתעוותים, חצי כדור אחד קורס פנימה למעין צורת חצי ירח. לאחר מכן הם חוזרים לצורתם הכדורית המקורית כאשר הלחץ מוקל.
תכונות המטא-נוזל - כגון צמיגות או אטימות - משתנות בהתאם לאיזו מהצורות הללו לובשים הכדורים המרכיבים שלו. ניתן לכוונן את תכונות הנוזל לפי מספר הכדורים בנוזל וכמה הם גדולים או עבים.
כהוכחה לקונספט, הצוות מילא תפס רובוטי הידראולי במטנוזל שלהם. לרוב יש לתכנת רובוטים כדי לחוש אובייקטים ולהתאים את חוזק האחיזה. הצוות הראה שהתפסן יכול להסתגל אוטומטית לאוכמניות, כוס וביצה ללא צורך בחישה או תכנות נוספים. הלחץ של כל חפץ "תכנת" את הנוזל להתכוונן, ואיפשר לתפסן לקלוט את שלושתם, ללא נזק, בקלות.
הצוות גם הראה שהמטנוזל יכול לעבור מאטום, כאשר מרכיביו היו כדוריים, לשקופים יותר, כאשר הם מתמוטטים. הצורה האחרונה, אמרו החוקרים, מתפקדת כמו עדשה הממקדת אור, בעוד שהראשונה מפזרת אור.
כמו כן, יש לציין שהמטנוזל מתנהג כמו נוזל ניוטוני כאשר מרכיביו הם כדוריים, כלומר הצמיגות שלו משתנה רק עם שינויים בטמפרטורה. אולם כאשר הם קורסים, הוא הופך לנוזל שאינו ניוטוני, שבו צמיגותו משתנה בהתאם לכוחות הגזירה הקיימים. ככל שכוח הגזירה גדול יותר - כלומר, כוחות מקבילים הדוחפים לכיוונים מנוגדים - כך המטא-נוזל הופך נוזלי יותר.
בשלב הבא, הצוות יחקור מאפיינים נוספים - כמו האופן שבו האקוסטיקה והתרמודינמיקה של היצירה שלהם משתנים עם לחץ - ויבדוק את המסחור. יצירת הכדורים האלסטיים עצמם היא פשוטה למדי, והם חושבים שמטאנוזלים כמו שלהם עשויים להיות שימושיים ברובוטים, כבולמי זעזועים "חכמים" או בצבעי דיו אלקטרוניים משנים.
"מרחב היישומים עבור המטא-נוזלים הניתנים להרחבה וקלים לייצור הוא עצום", אמר ברטולדי.
כמובן, יצירת הצוות עדיין בשלב המחקר. יש עוד הרבה חישוקים שצריך לנווט לפני שהוא יופיע במוצרים שכולנו עשויים ליהנות מהם. ובכל זאת, העבודה מוסיפה לרשימה הולכת וגדלה של מטא-חומרים - ומראה את ההבטחה לעבור ממוצק לנוזל.
תמונת אשראי: Adel Djellouli/Harvard SEAS
- הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
- PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
- PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
- מקור: https://singularityhub.com/2024/04/10/harvards-new-programmable-fluid-shifts-its-properties-on-demand/
