Vi er omgivet af geniale stoffer: en menu af metallegeringer, der kan pakke rester eller hudraketter ind, maling i enhver tænkelig farve og digitale skærme, der stadigt forandrer sig. Stort set alle disse udnytter de underliggende materialers naturlige egenskaber.
Men en ny klasse af materialer er mere alsidig, endda programmerbar.
Disse stoffer, der er kendt som metamaterialer, er omhyggeligt konstrueret, således at deres strukturelle sammensætning - i modsætning til deres sammensætning - bestemmer deres egenskaber. Nogle metamaterialer kan lave praktisk langdistance trådløs kraftoverførsel, andre kunne medbringe”usynlighedskapper”Eller futuristiske materialer, der reagerer på hjernebølger.
Men de fleste eksempler er solide metamaterialer - et team fra Harvard spekulerede på, om de kunne lave en metafluid. Som det viser sig, ja, absolut. Holdet beskrev for nylig deres resultater i Natur.
"I modsætning til faste metamaterialer har metafluider den unikke evne til at flyde og tilpasse sig formen på deres beholder," Katia Bertoldi, professor i anvendt mekanik ved Harvard og seniorforfatter af papiret, sagde i en pressemeddelelse. "Vores mål var at skabe en metafluid, der ikke kun besidder disse bemærkelsesværdige egenskaber, men også giver en platform for programmerbar viskositet, komprimerbarhed og optiske egenskaber."
Holdets metafluid består af hundredtusindvis af små, strækbare kugler - hver mellem 50 og 500 mikron i diameter - suspenderet i olie. Kuglerne ændrer form afhængigt af trykket af den omgivende olie. Ved højere tryk deformeres de, den ene halvkugle kollapser indad til en slags halvmåneform. De genoptager derefter deres oprindelige sfæriske form, når trykket aflastes.
Metafluidens egenskaber - såsom viskositet eller uigennemsigtighed - ændrer sig afhængigt af, hvilken af disse former dens konstituerende sfærer antager. Væskens egenskaber kan finjusteres ud fra, hvor mange kugler der er i væsken, og hvor store eller tykke de er.
Som et bevis på konceptet fyldte holdet en hydraulisk robotgriber med deres metafluid. Robotter skal normalt programmeres til at mærke genstande og justere grebsstyrken. Holdet viste, at griberen automatisk kunne tilpasse sig et blåbær, et glas og et æg uden yderligere sansning eller programmering. Trykket på hver genstand "programmerede" væsken til at justere, hvilket gjorde det muligt for griberen at opfange alle tre, ubeskadiget, med lethed.
Holdet viste også, at metafluiden kunne skifte fra uigennemsigtig, når dens bestanddele var sfæriske, til mere gennemsigtig, når de kollapsede. Sidstnævnte form, sagde forskerne, fungerer som en linse, der fokuserer lys, mens førstnævnte spreder lys.
Det skal også bemærkes, at metafluiden opfører sig som en newtonsk væske, når dens komponenter er sfæriske, hvilket betyder, at dens viskositet kun ændres med skift i temperatur. Når de kollapser, bliver det imidlertid en ikke-newtonsk væske, hvor dens viskositet ændres afhængigt af de tilstedeværende forskydningskræfter. Jo større forskydningskraften - det vil sige parallelle kræfter, der skubber i modsatte retninger - jo mere flydende bliver metafluiden.
Dernæst vil holdet undersøge yderligere egenskaber – såsom hvordan deres skabelses akustik og termodynamik ændrer sig med tryk – og undersøge kommercialisering. At lave selve de elastiske kugler er ret ligetil, og de tror, at metavæsker som deres kan være nyttige i robotter, som "intelligente" støddæmpere eller i farveskiftende e-blæk.
"Anvendelsespladsen for disse skalerbare, nemme at producere metafluids er enorm," sagde Bertoldi.
Teamets oprettelse er naturligvis stadig i forskningsfasen. Der er masser af bøjler, der endnu skal navigeres, før det dukker op i produkter, vi alle kan nyde. Alligevel føjer værket sig til en voksende liste af metamaterialer - og viser løftet om at gå fra fast til flydende.
Billede Credit: Adel Djellouli/Harvard SEAS
- SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk dig selv. Adgang her.
- PlatoAiStream. Web3 intelligens. Viden forstærket. Adgang her.
- PlatoESG. Kulstof, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Affaldshåndtering. Adgang her.
- PlatoHealth. Bioteknologiske og kliniske forsøgs intelligens. Adgang her.
- Kilde: https://singularityhub.com/2024/04/10/harvards-new-programmable-fluid-shifts-its-properties-on-demand/
- :er
- :ikke
- :hvor
- $OP
- 50
- 500
- a
- evne
- absolut
- tilpasse
- Yderligere
- Tilføjer
- justere
- Alle
- tillade
- også
- an
- ,
- enhver
- Anvendelse
- anvendt
- ER
- AS
- antage
- At
- attributter
- forfatter
- automatisk
- baseret
- BE
- bliver
- før
- mellem
- Big
- blåbær
- bringe
- men
- by
- CAN
- årsager
- lave om
- Ændringer
- klasse
- Bryder sammen
- kollapsede
- farve
- kommercialisering
- komponenter
- Konceptet
- bestanddel
- Container
- kunne
- Kursus
- skabe
- skabelse
- kredit
- Efterspørgsel
- Afhængigt
- beskrevet
- digital
- displays
- hver
- lette
- smergel
- manipuleret
- nyde
- Endog
- eksempler
- Exploit
- retfærdigt
- fyldt
- flow
- væske
- fokusering
- Til
- Forces
- Tidligere
- fra
- funktioner
- gif
- glas
- mål
- gå
- større
- Dyrkning
- Halvdelen
- Harvard
- Have
- Høj
- højere
- Hvordan
- Men
- HTTPS
- kæmpe
- Hundreder
- if
- in
- ind
- undersøge
- IT
- ITS
- Venlig
- linse
- lys
- ligesom
- Flydende
- Liste
- logo
- Se
- lavet
- lave
- Making
- mange
- materialer
- betyder
- mekanik
- Menu
- metal
- metamaterialer
- omhyggeligt
- måske
- Moon
- mere
- mest
- Natural
- Natur
- Naviger
- Ny
- Bemærk
- objekt
- objekter
- of
- Olie
- on
- ONE
- kun
- uigennemsigtig
- modsætning
- modsat
- or
- original
- Andre
- ud
- Papir
- Parallel
- fase
- pick
- perron
- plato
- Platon Data Intelligence
- PlatoData
- Masser
- besidder
- magt
- præsentere
- trykke
- tryk
- pres
- Produkter
- Professor
- programmerbar
- programmerede
- Programmering
- løfte
- bevis
- Bevis for koncept
- egenskaber
- giver
- Pushing
- for nylig
- bemærkelsesværdig
- påkrævet
- forskning
- forskere
- Svar
- Resultater
- Genoptag
- robotter
- s
- Said
- skalerbar
- senior
- forstand
- Shape
- former
- Skift
- viste
- Shows
- hud
- solid
- nogle
- Space
- Stadig
- ligetil
- styrke
- strukturel
- sådan
- omgivet
- Omkringliggende
- Kontakt
- hold
- at
- deres
- selv
- derefter
- Der.
- Disse
- de
- tror
- tusinder
- tre
- til
- overførsel
- gennemsigtig
- vender
- underliggende
- enestående
- nyttigt
- sædvanligvis
- alsidige
- næsten
- var
- we
- var
- hvornår
- som
- mens
- vilje
- trådløs
- med
- uden
- Arbejde
- wrap
- Ja
- endnu
- zephyrnet