Гарвард розробляє «розумну» рідину, яку можна запрограмувати

Розумна вода

Дослідники з Гарварду створили те, що вони характеризують як «розумну рідину» — або, говорячи більш конкретно, програмовану рідину з унікальною структурою, яка дозволяє їй радикально змінювати свої властивості, що є цікавим розвитком науки метаматеріалів, що розвивається.

Хоча речовина не може бути буквально «розумною», вона дивовижно чуйна. Як докладно описано в новому дослідженні, опублікованому в журналі Nature, рідина, або «метарідина», спроєктована таким чином, щоб мати програмовану стисливість, оптичну поведінку та в'язкість. Вперше серед метарідин вона може навіть переходити між ньютонівським та неньютонівським станами.

Дослідники стверджують, що рідина може мати найрізноманітніші застосування, особливо в робототехніці, але про це пізніше.

"Ми тільки торкаємося того, що можливо з цим новим класом рідин", — заявив про роботу співавтор дослідження Адель Джеллулі, фізик із Гарвардської школи інженерних та прикладних наук імені Джона А. Полсона (SEAS). «За допомогою цієї єдиної платформи ви можете робити так багато різних речей у різних областях».

Конструктивно продумано

Метаматеріали — це штучно створені матеріали з рідкісними властивостями, які, за словами дослідників, «визначаються їхньою структурою, а не складом».

На відміну від інших метаматеріалів, будівельні блоки яких традиційно «розташовані у фіксованих положеннях усередині ґратчастої структури», цей останній витвір складається з крихітних гумоподібних сфер, підвішених у стисливій рідині, в цьому випадку в силіконовім мастилі.

Ці сферичні капсули наповнені повітрям та під впливом достатнього тиску деформуються. Капсули, що згорнулися, утворюють лінзоподібну півсферу. Дайте їм спокій, і вони збережуть свою нормальну форму. Це радикально змінює властивості рідини: наприклад, напівсфери під тиском можуть фокусувати та проводити світло, а повні сфери можуть блокувати його.

«На відміну від твердих метаматеріалів, метарідини мають унікальну здатність текти та адаптуватися до форми свого контейнера», — заявила у своїй заяві співавтор Катя Бертольді, професор прикладної механіки Вільяма та Амі Куан Данофф у SEAS. «Наша мета полягала в тому, щоб створити метарідину, яка не тільки мала б ці чудові властивості, але також забезпечувала б платформу для програмованої в'язкості, стисливості та оптичних властивостей».

Динамічна гнучкість

У багатообіцяльній демонстрації дослідники використовували свій метаматеріал як гідравлічну рідину в роботизованому захопленні. Тест, здавалося б, був простим: все, що потрібно було зробити, — підняти тендітні предмети, такі як скляна пляшка та яйце, не розбиваючи їх.

Завдяки метарідині робот розчавив його — тобто випробування. Рідина автоматично реагувала на різний тиск різних об'єктів без додаткового програмування або зовнішнього керування, чого традиційна гідравлічна рідина, така як звичайна стара вода, не дозволяє робити захоплення.

"Ми показуємо, що можемо використовувати цю рідину, щоб наділити інтелектом простого робота", — сказав Джеллулі.

З усім тим, це лише попередній перегляд його можливостей. Далі дослідники хочуть перевірити акустичні та термодинамічні властивості метарідини, які зазвичай використовуються в метаматеріалах загалом.

"Простір застосування цих масштабованих і простих у виробництві метарідин величезний", — сказала Бертольді.

Джерела: EurekAlert