Гарвард ғалымдары «ақылды» сұйықтық жасады: ол не істейді және ол не үшін қажет

Гарвард Джон А.Полсон атындағы Инженерлік және қолданбалы ғылымдар мектебінің (SEAS) ғалымдары реттелетін серпімділігі, оптикалық қасиеттері, тұтқырлығы және тіпті Ньютондық және Ньютондық емес сұйықтықтар арасында ауысу мүмкіндігі бар бағдарламаланатын метасұйықтықты жасады, деп хабарлайды SciTechDaily.

Фото: iStock.com/Credit:jittawit.21

Лемнің тірі мұхиты енді фантастика емес, нағыз ғылым. Ғалымдар осындай алғашқы метасұйықтықты жасады. Ол өлшемі 50-ден 500 микронға дейінгі шағын эластомерлік шарлардың суспензиясын пайдаланады. Олар қысыммен деформацияланып, сұйықтықтың сипаттамаларын түбегейлі өзгертеді.

Метасұйықтықты гидравликалық жетектерден, роботтардан, әсердің қарқындылығына байланысты энергияны тарата алатын интеллектуалды амортизаторлардан бастап мөлдірден мөлдірлікке дейін өзгеретін оптикалық құрылғыларға дейін қолдануға болады. Ғалымдар 6 жылы бізден жауап тапқан 2023 тарихи жұмбақ туралы біліңіз басылымдар.

Зерттеу Nature журналында жарияланды.

SEAS материалтану және машина жасау саласындағы ғылыми қызметкер және қағаздың бірінші авторы Адель Геллоули: «Біз сұйықтықтардың осы жаңа класы арқылы мүмкін болатын нәрселердің бетін сызып жатырмыз», - деді. «Сіз осы метафлюидпен әртүрлі салаларда көптеген әртүрлі нәрселерді жасай аласыз.»

Метафлюидтер қатты метаматериалдарға қарсы

Метаматериалдар – қасиеттері құрамымен емес, құрылымымен анықталатын жасанды түрде жасалған материалдар. Метаматериалдар көптеген жылдар бойы әртүрлі қолданбаларда кеңінен қолданылды. Бірақ көптеген материалдар, мысалы, металл линзалар қатты. Біздің супермаркеттердегі ең қауіпті 25 сусын туралы оқыңыз материал.

«Қатты метаматериалдардан айырмашылығы, метафлюидтердің ағу және олардың контейнерінің пішініне бейімделу қабілеті бар», - деп түсіндірді Катия Бертолди, SEAS қолданбалы механика профессоры және қағаздың аға авторы. «Біздің мақсатымыз тек осы керемет қасиеттерге ие ғана емес, сонымен қатар бағдарламаланатын тұтқырлық, сығылу және оптикалық қасиеттер үшін платформаны қамтамасыз ететін метасұйықтықты жасау болды».

Зерттеу тобы ауа толтырылған осы жоғары деформацияланатын жүздеген мың сфералық капсулаларды жасап, оларды силикон майына ілінді. Сұйықтық ішіндегі қысым жоғарылағанда капсулалар құлап, линза тәрізді жарты шарды құрайды. Бұл қысым босатылған кезде капсулалар сфералық пішініне оралады.

Мета-сұйықтық не үшін қажет?

Бұл ауысу сұйықтықтың көптеген қасиеттерін, соның ішінде оның тұтқырлығы мен мөлдірлігін өзгертеді. Бұл қасиеттерді сұйықтықтағы капсулалардың санын, қалыңдығын және өлшемін өзгерту арқылы реттеуге болады.

Зерттеушілер сұйықтықтың бағдарламалану мүмкіндігін оны гидравликалық робот ұстағышқа салып, шыны бөтелке, жұмыртқа және көкжидек алу арқылы көрсетті. Қарапайым ауамен немесе сумен жұмыс істейтін дәстүрлі гидравликалық жүйеде робот ұстағышын реттей алу және барлық үш нысанды сындырмай көтере алу үшін қандай да бір сенсор немесе сыртқы басқару құралын қажет етеді.

Бірақ егер мета-сұйықтық болса, сенсорлар қажет емес. Сұйықтықтың өзі әртүрлі қысымдарға әрекет етеді және оның сәйкестігін өзгертеді. Бұл ауыр бөтелкені, нәзік жұмыртқаны немесе кішкентай көкжидекті қосымша бағдарламалаусыз көтеру үшін ұстау күшіңізді реттеуге көмектеседі.

«Біз бұл сұйықтықты қарапайым роботқа интеллект беру үшін пайдалана алатынымызды көрсетеміз», - деді Геллоули.

Сұйықтың оптикалық қасиеттері және күйлері

Мета-сұйықтық қысымның өзгеруінің әсерінен оптикалық қасиеттерін өзгертеді.
Капсулалар дөңгелек болған кезде, олар жарықты шашыратады және сұйықтықты мөлдір емес етеді, бұл ауа көпіршіктері газдалған суды ақ ететіндей. Бірақ қысым қолданылғанда және капсулалар сынған кезде, олар жарықты фокустап, сұйықтықты мөлдір ететін микролинзалар сияқты әрекет етеді. Бұл оптикалық қасиеттерді қысымға байланысты түсін өзгертетін электрондық сия сияқты бірқатар қолданбалар үшін пайдалануға болады.

Сізді қызықтыруы мүмкін: Нью-Йорктегі басты жаңалықтар, біздің иммигранттар туралы әңгімелер және Үлкен Алма өмірі туралы пайдалы кеңестер - мұның бәрін ForumDaily сайтында оқыңыз жаңа Йорк

Зерттеушілер капсулалар сфералық болған кезде метафлюид Ньютондық сұйықтық сияқты әрекет ететінін көрсетті, яғни оның тұтқырлығы тек температураға байланысты өзгереді. Алайда капсулалар құлаған кезде суспензия Ньютондық емес сұйықтыққа айналады. Бұл оның тұтқырлығы ығысу кернеуіне жауап ретінде өзгеретінін білдіреді - ол неғұрлым жоғары болса, соғұрлым ол сұйық болады. Бұл Ньютондық және Ньютондық емес күйлер арасында ауысуды жүзеге асыратын бірінші метафлюид.

Содан кейін зерттеушілер метасұйықтықтың акустикалық және термодинамикалық қасиеттерін зерттеуді мақсат етеді.

«Осы масштабталатын және оңай шығарылатын метафлюидтерге арналған қолданба кеңістігі өте үлкен», - деп қорытындылады Бертолди.

Форум күнін де оқыңыз:

Американдық сияқты сөйлеңіз: АҚШ -та қандай идиомалар мен фразалар сізге «меншікті» болуға көмектеседі

Иммундық жүйеңіздің дұрыс еместігі туралы 16 белгі

Кім оқуға болмайды: иелері ең аз жалақы алатын 6 мамандық

Сіз АҚШ-тағы өмір және Америкаға иммиграция туралы маңызды және қызықты жаңалықтарды алғыңыз келе ме? — бізді қолда садақа бер! Сондай-ақ біздің парақшаға жазылыңыз Facebook. «Дисплейдегі басымдық» опциясын таңдап, алдымен бізді оқыңыз. Сондай-ақ, біздің сайтқа жазылуды ұмытпаңыз Telegram каналы  мен Instagram- Онда қызық көп. Және мыңдаған оқырмандарға қосылыңыз ФорумДүниежүзілік Нью-Йорк — онда сіз мегаполистің өмірі туралы көптеген қызықты және жағымды ақпаратты таба аласыз.