Метажидкости: мы слышали о них, но никому еще не удалось сделать их по-настоящему программируемыми и адаптируемыми, как их солидных «кузенов», метаматериалы. По крайней мере, до сегодняшнего дня. Команда Harvard SEAS разработала первую метажидкость, способную по команде изменять свои ключевые физические свойства, открыв путь для бесчисленных революционных приложений в таких областях, как робототехника и оптика.
Жидкость с «суперспособностями»
Исследователи во главе с Адель Джеллули e Катя Бертольди создали эту инновационную метажидкость, поместив сотни тысяч крошечных эластомерных капсул, наполненных воздухом, в силиконовое масло. При увеличении давления в жидкости эти сферы размером от 50 до 500 микрон схлопываются сами по себе, принимая форму полулинзы. При снятии давления капсулы возвращаются к своей первоначальной сферической форме.
Именно этот переход придает жидкости удивительные свойства. Варьируя количество, толщину и размер капсул, можно «настраивать» такие параметры, как вязкость, сжимаемость и даже непрозрачность жидкости. Настоящий «переключатель» для трансформации метажидкости по желанию.
Программируемая метажидкость: интеллектуальная бессенсорная жидкостная робототехника
Чтобы продемонстрировать потенциал своей программируемой метажидкости, исследователи протестировали ее на гидравлическом роботизированном захвате, позволяющем захватывать объекты, очень разные по форме и сопротивлению: стеклянную бутылку, яйцо и чернику. Обычно, чтобы адаптировать захват к таким различным объектам, не ломая их, гидравлической системе требуются внешние датчики или элементы управления.
С этой «умной» жидкостью ничего этого не нужно. Сама жидкость автономно реагирует на различные давления, изменяя свою податливость, чтобы регулировать силу захвата в зависимости от объекта. Первый шаг к более универсальным и адаптируемым роботам без необходимости дополнительного программирования.
Прозрачность по команде и другие чудеса
На этом сюрпризы не заканчиваются. Команда из Гарварда обнаружила, что метажидкость также меняет свои оптические свойства в ответ на давление. Когда капсулы имеют сферическую форму, они рассеивают свет, делая жидкость непрозрачной, как пузырьки воздуха в газированной воде. Но если их сжать, они действуют как микролинзы, фокусируя свет и делая жидкость прозрачной.
Мало того: в состоянии покоя метажидкость ведет себя как ньютоновская жидкость, на вязкость которой влияет только температура. Однако когда сферы схлопываются, она становится неньютоновской: чем больше она подвергается «сдвиговым» силам, тем больше она скользит. Это первая метажидкость, способная переходить из одного состояния в другое.
Метафлюидо: будущее, полное обещаний
Мы только в начале увлекательного пути. После этого исследования (что я ссылаюсь на вас здесь) команда из Гарварда уже исследует другие свойства своей метажидкости, например, акустические и термодинамические. А потенциальные применения обширны: от гидравлических приводов до программируемых роботов, от интеллектуальных амортизаторов, способных рассеивать энергию в зависимости от интенсивности удара, до оптических устройств с переменной прозрачностью.
Жидкий материал, сочетающий в себе преимущества метаматериалов со способностью адаптироваться к форме контейнера. Революция стала возможной благодаря простому и гениальному подходу: подвешиванию множества капсул-гармошек в жидкости.
Ключ к воплощению в жизнь жидкости со сверхспособностями, готовой изменить мир робототехники, оптики и многого другого.
