Vi är omgivna av geniala ämnen: en meny av metallegeringar som kan linda in rester eller hudraketer, färger i alla tänkbara färger och digitala displayer som ständigt förändras. Praktiskt taget alla dessa utnyttjar de naturliga egenskaperna hos de underliggande materialen.

Men en framväxande klass av material är mer mångsidig, till och med programmerbar.

Dessa ämnen är kända som metamaterial och är noggrant konstruerade så att deras strukturella sammansättning - i motsats till deras sammansättning - bestämmer deras egenskaper. Vissa metamaterial kan göra Långdistans trådlös kraftöverföring praktisk, andra kunde ta med"osynlighetsmantlar"Eller futuristiska material som svarar på hjärnvågor.

Men de flesta exemplen är solida metamaterial - ett team från Harvard undrade om de kunde göra en metavätska. Som det visar sig, ja, absolut. Teamet beskrev nyligen sina resultat i Natur.

"Till skillnad från fasta metamaterial har metafluider den unika förmågan att flöda och anpassa sig till formen på sin behållare," Katia Bertoldi, professor i tillämpad mekanik vid Harvard och senior författare till tidningen, sade i ett pressmeddelande. "Vårt mål var att skapa en metafluid som inte bara har dessa anmärkningsvärda egenskaper utan också ger en plattform för programmerbar viskositet, kompressibilitet och optiska egenskaper."

Teamets metavätska består av hundratusentals små, stretchiga sfärer - var och en mellan 50 och 500 mikron i diameter - suspenderade i olja. Sfärerna ändrar form beroende på trycket från den omgivande oljan. Vid högre tryck deformeras de, ena halvklotet kollapsar inåt till en slags halvmåneform. De återgår sedan till sin ursprungliga sfäriska form när trycket lättas.

Metafluidens egenskaper - såsom viskositet eller opacitet - ändras beroende på vilken av dessa former som dess beståndsdelar antar. Vätskans egenskaper kan finjusteras utifrån hur många sfärer som finns i vätskan och hur stora eller tjocka de är.

Som ett bevis på konceptet fyllde teamet en hydraulisk robotgripare med sin metavätska. Robotar måste vanligtvis programmeras för att känna av föremål och justera greppstyrkan. Teamet visade att griparen automatiskt kunde anpassa sig till ett blåbär, ett glas och ett ägg utan ytterligare avkänning eller programmering. Trycket på varje föremål "programmerade" vätskan för att justera, vilket gjorde att griparen kunde plocka upp alla tre, oskadade, med lätthet.

Teamet visade också att metavätskan kunde byta från ogenomskinlig, när dess beståndsdelar var sfäriska, till mer transparent, när de kollapsade. Den senare formen, sa forskarna, fungerar som en lins som fokuserar ljus, medan den förra sprider ljus.

Det bör också noteras att metavätskan beter sig som en newtonsk vätska när dess komponenter är sfäriska, vilket innebär att dess viskositet bara ändras med temperaturförändringar. När de kollapsar blir det emellertid en icke-newtonsk vätska, där dess viskositet ändras beroende på de skjuvkrafter som finns. Ju större skjuvkraften - det vill säga parallella krafter som trycker i motsatta riktningar - desto mer flytande blir metavätskan.

Därefter kommer teamet att undersöka ytterligare egenskaper – som hur deras skapelse akustik och termodynamik förändras med tryck – och undersöka kommersialisering. Att göra de elastiska sfärerna själva är ganska enkelt, och de tror att metafluider som deras kan vara användbara i robotar, som "intelligenta" stötdämpare eller i färgskiftande e-bläck.

"Ansökningsutrymmet för dessa skalbara, lättproducerade metafluider är enormt," sa Bertoldi.

Naturligtvis är lagets skapande fortfarande i forskningsfasen. Det finns massor av ringar att navigera ännu innan det dyker upp i produkter som vi alla kanske gillar. Ändå lägger arbetet till en växande lista av metamaterial - och visar löftet om att gå från fast till flytande.

Image Credit: Adel Djellouli/Harvard SEAS

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Platoesg. Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
• PlatoHealth. Biotech och kliniska prövningar Intelligence. Tillgång här.
• Källa: https://singularityhub.com/2024/04/10/harvards-new-programmable-fluid-shifts-its-properties-on-demand/