Chúng ta được bao quanh bởi những chất liệu khéo léo: một danh sách các hợp kim kim loại có thể bọc thức ăn thừa hoặc vỏ tên lửa, sơn bằng bất kỳ màu nào có thể tưởng tượng được và màn hình kỹ thuật số luôn biến đổi. Hầu như tất cả những thứ này đều khai thác các đặc tính tự nhiên của vật liệu cơ bản.

Nhưng một loại vật liệu mới nổi lại linh hoạt hơn, thậm chí có thể lập trình được.

Được gọi là siêu vật liệu, những chất này được thiết kế tỉ mỉ sao cho cấu trúc của chúng—trái ngược với thành phần của chúng—quyết định các đặc tính của chúng. Một số siêu vật liệu có thể tạo ra thực tế truyền tải điện không dây đường dài, những người khác có thể mang theo “áo choàng tàng hình" hoặc là vật liệu tương lai phản ứng với sóng não.

Nhưng hầu hết các ví dụ đều là siêu vật liệu rắn – một nhóm Harvard tự hỏi liệu họ có thể tạo ra siêu chất lỏng hay không. Hóa ra là có, hoàn toàn như vậy. Nhóm nghiên cứu gần đây đã mô tả kết quả của họ trong Thiên nhiên.

Katia Bertoldi, giáo sư cơ học ứng dụng tại Harvard và là tác giả chính của bài báo, cho biết: “Không giống như siêu vật liệu rắn, siêu chất lỏng có khả năng đặc biệt là chảy và thích ứng với hình dạng vật chứa của chúng”. cho biết trong một thông cáo báo chí. “Mục tiêu của chúng tôi là tạo ra một siêu chất lỏng không chỉ sở hữu những thuộc tính vượt trội này mà còn cung cấp nền tảng cho các đặc tính độ nhớt, khả năng nén và quang học có thể lập trình được.”

Siêu chất lỏng của nhóm được tạo thành từ hàng trăm nghìn quả cầu nhỏ, co giãn, mỗi quả có đường kính từ 50 đến 500 micron, lơ lửng trong dầu. Các quả cầu thay đổi hình dạng tùy thuộc vào áp suất của dầu xung quanh. Ở áp suất cao hơn, chúng biến dạng, một bán cầu sụp vào trong thành hình nửa vầng trăng. Sau đó, chúng trở lại hình dạng hình cầu ban đầu khi áp suất giảm bớt.

Các đặc tính của siêu chất lỏng—chẳng hạn như độ nhớt hoặc độ mờ đục—thay đổi tùy thuộc vào hình dạng nào trong số này mà các khối cầu cấu thành của nó đảm nhận. Các đặc tính của chất lỏng có thể được tinh chỉnh dựa trên số lượng quả cầu trong chất lỏng và độ lớn hay độ dày của chúng.

Để chứng minh ý tưởng, nhóm đã lấp đầy siêu chất lỏng của họ vào một dụng cụ kẹp robot thủy lực. Robot thường phải được lập trình để cảm nhận vật thể và điều chỉnh độ bám. Nhóm nghiên cứu đã cho thấy dụng cụ kẹp có thể tự động thích ứng với quả việt quất, ly và trứng mà không cần thêm cảm biến hoặc lập trình. Áp suất của từng vật thể được “lập trình” để chất lỏng điều chỉnh, cho phép dụng cụ kẹp gắp cả ba vật thể mà không bị hư hại một cách dễ dàng.

Nhóm nghiên cứu cũng cho thấy siêu chất lỏng có thể chuyển từ mờ đục khi các thành phần của nó có dạng hình cầu sang trong suốt hơn khi chúng co lại. Các nhà nghiên cứu cho biết, hình dạng thứ hai có chức năng giống như một thấu kính tập trung ánh sáng, trong khi hình dạng thứ nhất làm tán xạ ánh sáng.

Cũng cần lưu ý, siêu chất lỏng hoạt động giống như chất lỏng Newton khi các thành phần của nó có dạng hình cầu, nghĩa là độ nhớt của nó chỉ thay đổi khi thay đổi nhiệt độ. Tuy nhiên, khi chúng co lại, nó trở thành chất lỏng phi Newton, trong đó độ nhớt của nó thay đổi tùy thuộc vào lực cắt hiện diện. Lực cắt càng lớn - tức là các lực song song đẩy theo hướng ngược nhau - thì chất lỏng càng trở nên lỏng hơn.

Tiếp theo, nhóm sẽ nghiên cứu các đặc tính bổ sung—chẳng hạn như âm học và nhiệt động lực học của sản phẩm thay đổi như thế nào dưới áp suất—và xem xét thương mại hóa. Việc tự tạo ra các quả cầu đàn hồi khá đơn giản và họ cho rằng các siêu chất lỏng như của họ có thể hữu ích trong robot, làm bộ giảm xóc “thông minh” hoặc trong mực điện tử thay đổi màu sắc.

Bertoldi cho biết: “Không gian ứng dụng cho các siêu chất lỏng dễ sản xuất và có thể mở rộng này là rất lớn”.

Tất nhiên, sự sáng tạo của nhóm vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu. Còn rất nhiều vấn đề cần giải quyết trước khi nó xuất hiện trong các sản phẩm mà tất cả chúng ta có thể thích. Tuy nhiên, công trình trên đã bổ sung vào danh sách ngày càng nhiều các siêu vật liệu – và cho thấy triển vọng chuyển từ dạng rắn sang dạng lỏng.

Ảnh: Adel Djellouli/Harvard SEAS

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://singularityhub.com/2024/04/10/harvards-new-programmable-fluid-shifts-its-properties-on-demand/