Inteligentna ciecz jest już gotowa. Następny krok - Terminator

Pierwszy w swoim rodzaju metafluid wykorzystuje zawiesinę małych elastomerowych kuleczek – o średnicy od 50 do 500 mikronów, które odkształcają się pod ciśnieniem, radykalnie zmieniając właściwości płynu.

Metapłyn można wykorzystać we wszystkim, od siłowników hydraulicznych po roboty, inteligentne amortyzatory, które mogą rozpraszać energię w zależności od intensywności uderzenia, po urządzenia optyczne, które mogą zmieniać kolor ze stanu przezroczystego na nieprzezroczysty.

Gdzieś tam oczywiście oczami wyobraźni widzimy także Terminatora T-1000 z drugiej części sagi o zabójczych maszynach z przyszłości. To oczywiście jeszcze pieśń przyszłości, ale niewątpliwie pierwszy i być może najważniejszy krok w tym kierunku został właśnie zrobiony.

Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Nature. 

Więcej o niezwykłych materiałach przyszłości przeczytasz na Spider`s Web:

Metamateriały to sztucznie zaprojektowane materiały, których właściwości zależą raczej od ich struktury niż składu. Od lat są szeroko stosowane, jednak większość takich materiałów jest stała, a nie płynna. 

Zespół badawczy wyprodukował setki tysięcy wysoce odkształcalnych kulistych kapsułek wypełnionych powietrzem i zawieszonych w oleju silikonowym. Kiedy ciśnienie wewnątrz płynu wzrasta, kapsułki zapadają się, tworząc półkulę przypominającą soczewkę. Kiedy ciśnienie zostanie usunięte, kapsułki powracają do swojego kulistego kształtu. 

Zmienia to wiele właściwości cieczy, w tym jej lepkość i przezroczystość. Właściwości te można regulować, zmieniając liczbę, grubość i rozmiar kapsułek w płynie.  

No dobrze, ale jak to działa w praktyce? Naukowcy zademonstrowali możliwości nowej cieczy, ładując metapłyn do hydraulicznego automatycznego chwytaka - robotycznej ręki, która przenosi różne przedmioty.

Chwytak podnosił kolejno szklaną butelkę, jajko i jagodę. W tradycyjnym urządzeniu hydraulicznym byłoby one wypełnione zwykłym powietrzem lub wodą. Taki robot potrzebowałby jakiegoś rodzaju czujników lub zewnętrznego sterowania, aby móc dostosować swój uchwyt i podnieść wszystkie trzy przedmioty bez ich zgniatania. 

Ale w przypadku metapłynu żadne czujniki nie są potrzebne. Sam płyn reaguje na różne ciśnienia, zmieniając swoje właściwości, aby dostosować siłę chwytaka tak, aby móc podnieść ciężką butelkę, delikatne jajko i małą jagodę, bez dodatkowego programowania. 

Zespół zademonstrował także płynną bramkę logiczną, którą można przeprogramować poprzez zmianę metacieczy. To jednak nie wszystko. Metaciecz zmienia również swoje właściwości optyczne pod wpływem zmieniających się ciśnień. Kiedy kapsułki są okrągłe, rozpraszają światło, sprawiając, że płyn jest nieprzezroczysty, podobnie jak pęcherzyki powietrza sprawiają, że napowietrzona woda wydaje się biała.

Gdy ciśnienie wzrasta kapsułki zapadają się, zachowując się jak mikrosoczewki, skupiając światło i nadając cieczy przezroczystość. Te właściwości optyczne można wykorzystać w szeregu zastosowań, takich jak e-atramenty zmieniające kolor w zależności od nacisku. 

Naukowcy wykazali również, że gdy kapsułki są kuliste, metaciecz zachowuje się jak płyn Newtonowski, co oznacza, że ​​jego lepkość zmienia się jedynie w zależności od temperatury. Gdy kapsułki zapadną się, zawiesina przekształca się w płyn nienewtonowski, co oznacza, że ​​jej lepkość będzie się zmieniać w odpowiedzi na siłę ścinającą, im większa siła ścinająca, tym bardziej staje się płynna. Jest to pierwsza metaciecz, w której wykazano przejście między stanami newtonowskimi i nienewtonowskimi.

Teraz naukowcy zamierzają zbadać właściwości akustyczne i termodynamiczne metacieczy.