I ricercatori creano un “fluido intelligente” con proprietà programmabili

I ricercatori creano un “fluido intelligente” con proprietà programmabili

I ricercatori della prestigiosa Università di Harvard hanno recentemente presentato un nuovo materiale affascinante e potenzialmente rivoluzionario: “ Metafluido » Che può essere programmato per modificarne le caratteristiche.

Questo liquido appartiene alla famiglia dei metamateriali. Con questo termine si intende una classe di materiali sintetici molto specifica. In generale, le proprietà di un materiale (durezza, conduttività, ecc.) dipendono principalmente dalla sua composizione. I metamateriali, invece, si discostano da questa regola, perché i tipi di atomi e molecole di cui sono composti giocano solo un ruolo abbastanza limitato; Derivano le loro caratteristiche principalmente dalla loro struttura.

Questa specificità deriva dal fatto che lo sono È costituito da un gran numero di particelle microscopiche la cui dimensione, forma e disposizione può essere controllata Con vari mezzi, soprattutto attraverso le onde sonore o elettromagnetiche.

Questa diversità ha permesso ai metamateriali di affermarsi in molte discipline negli ultimi decenni. Oggi, ad esempio, ricoprono un ruolo importante nella realizzazione di sistemi all’avanguardia in ambiti come quelloVisivo dov'è il comunicazione cablata e wireless.

Un liquido con proprietà variabili

Ma per quanto interessanti, la maggior parte di questi metamateriali soffre anche di importanti limitazioni: con alcune eccezioni, sono tutti solidi. Tuttavia, la maggior parte dei ricercatori di scienza dei materiali concorda sul fatto che per sfruttare appieno il potenziale di questi materiali, sarà necessario creare con successo metamateriali liquidi – ed è esattamente ciò che il team di Harvard è riuscito a fare con i metafluidi.

A differenza dei solidi, i superfluidi hanno la capacità di fluire e di adattarsi alla forma del loro contenitore. Il nostro obiettivo era creare un metafluido che non solo possedesse questi straordinari attributi, ma fornisse anche un modo per programmarne la viscosità, la comprimibilità e le proprietà ottiche. », spiegano gli autori dello studio in A Ho riferito.

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Per ottenere questo risultato, sono partiti dall’olio di silicone nel quale hanno sospeso centinaia di migliaia di piccole capsule elastomeriche sferiche riempite d’aria che possono deformarsi a piacimento, in modo completamente reversibile. Quando la pressione del fluido aumenta, la capsula collassa su se stessa e assume una forma che ricorda vagamente quella di una lente, e viceversa quando la pressione aumenta.

© Scuola di Ingegneria dell'Università di Harvard

Sulla nostra scala, questa trasformazione cambia completamente le proprietà del fluido, a cominciare dall'opacità del fluido. Quando le capsule sono rotonde, diffondono fortemente la luce, rendendo il liquido quasi opaco. Ma dopo aver cambiato forma, focalizza questi raggi, rendendo il liquido trasparente. Inoltre, regolando la dimensione, lo spessore e la concentrazione delle capsule, puoi facilmente creare tantissime combinazioni diverse.

UN ” Liquido intelligente »

Ciò che è ancora più interessante è che la trasformazione influisce anche sulla viscosità. Quando le capsule sono rotonde, il liquido metafilico si comporta come un liquido molto classico. Nell'altra configurazione, invece, presenta proprietà generalmente associate ai fluidi cosiddetti complessi, o non newtoniani; La sua viscosità aumenta con l'intensità delle forze che agiscono su di esso, fino a diventare quasi completamente solido. Un po' come una ciotola piena di acqua e amido di mais, puoi immergerci facilmente la mano purché ti muovi lentamente. D'altro canto è possibile correre in una piscina piena di liquidi complessi senza annegarvi.

Per dimostrare l’importanza del loro concetto, i ricercatori hanno progettato un esperimento basato su un braccio robotico idraulico riempito con questo metafluido. L'obiettivo era catturare con successo tre oggetti completamente diversi: una bottiglia di vetro abbastanza pesante, un uovo e una bacca, con lo stesso dispositivo.

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Esistono già sistemi sufficientemente versatili per raggiungere questo obiettivo, ma solo se dotati di sensori specifici per regolare in tempo reale la pressione esercitata sul bersaglio. Qui però il sensore non è necessario; Secondo il comunicato stampa, è il fluido stesso che risponde direttamente alla pressione, modificando le sue proprietà a seconda della forza applicata dal braccio robotico. Per questo motivo i ricercatori chiamano il loro superfluido “ Liquido intelligente “.

La dimostrazione dimostra che può essere utilizzato in sistemi idraulici multiuso, ma alla fine emergeranno senza dubbio molte altre applicazioni in settori come l’ottica. Sarà interessante vedere in quali ambiti verrà utilizzato questo tipo di materiale in futuro.

Il testo dello studio è disponibile Qui.

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