Гарвардские ученые создали ‘умную’ жидкость: что она делает и зачем нужна - ForumDaily
The article has been automatically translated into English by Google Translate from Russian and has not been edited.
Переклад цього матеріалу українською мовою з російської було автоматично здійснено сервісом Google Translate, без подальшого редагування тексту.
Bu məqalə Google Translate servisi vasitəsi ilə avtomatik olaraq rus dilindən azərbaycan dilinə tərcümə olunmuşdur. Bundan sonra mətn redaktə edilməmişdir.

Гарвардские ученые создали ‘умную’ жидкость: что она делает и зачем нужна

Ученые из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS) разработали программируемую метажидкость с настраиваемой упругостью, оптическими свойствами, вязкостью и даже способностью переходить между ньютоновской и неньютоновской жидкостью, сообщает SciTechDaily.

Human Biology and pharmaceutical technology on laboratory background.

Фото: iStock.com/Credit:jittawit.21

Живой океан Лема теперь не фантастика, а реальная наука. Ученые создали первую в своем роде метажидкость. В ней используется суспензия небольших эластомерных сфер размером от 50 до 500 микрон. Они, деформируясь под давлением, радикально меняют характеристики жидкости.

Метажидкость можно использовать во всем — от гидравлических приводов, роботов, интеллектуальных амортизаторов, которые могут рассеивать энергию в зависимости от интенсивности удара, до оптических устройств, способных переходить от прозрачного к непрозрачному виду. О 6 исторических загадках, на которые ученые нашли ответ в 2023 году, узнайте из нашей публикации.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

«Мы лишь прикасаемся к тому, что возможно с этим новым классом жидкостей, — сказал Адель Джеллули, научный сотрудник в области материаловедения и машиностроения в SEAS и первый автор статьи. — С помощью этой метажидкости вы можете делать очень много всяческих вещей в самых разных областях».

Метажидкости vs твердые метаматериалы

Метаматериалы — искусственно созданные материалы, свойства которых определяются их структурой, а не составом. Уже много лет метаматериалы широко используются в различных приложениях. Но большинство материалов, таких как металинзы, твердые. О 25 самых опасных напитках из супермаркета читайте в нашем материале.

«В отличие от твердых метаматериалов, метажидкости обладают уникальной способностью течь и адаптироваться к форме своего контейнера, — пояснила Катя Бертольди, профессор прикладной механики в SEAS и старший автор статьи. — Наша цель состояла в том, чтобы создать метажидкость, которая не только обладала бы этими замечательными свойствами, но и обеспечивала бы платформу для программируемой вязкости, сжимаемости, а также оптических свойств».

Исследовательская группа изготовила сотни тысяч этих сильно деформируемых сферических капсул, наполненных воздухом, и подвешивала их в силиконовом масле. Когда давление внутри жидкости увеличивается, капсулы разрушаются и образуют линзообразную полусферу. Когда это давление снимается, капсулы возвращаются к своей сферической форме.

Зачем нужна метажидкость

Этот переход меняет многие свойства жидкости, в том числе ее вязкость и непрозрачность. Эти свойства можно настроить изменяя количество, толщину и размер капсул в жидкости.


Исследователи продемонстрировали программируемость жидкости загрузив ее в гидравлический роботизированный захват и заставив его поднять стеклянную бутылку, яйцо и чернику. В традиционной гидравлической системе, работающей на простом воздухе или воде, роботу потребуется какой-то датчик или внешнее управление, чтобы иметь возможность регулировать захват и поднимать все три объекта не раздавливая их.

Но при наличии метажидкости никакие сенсоры не нужны. Сама жидкость реагирует на различное давление и изменяет свою податливость. Это помогает регулировать силу захвата, чтобы можно было поднять тяжелую бутылку, нежное яйцо и маленькую чернику без дополнительного программирования.

«Мы показываем, что можем использовать эту жидкость, чтобы наделить интеллектом простого робота», — сказал Джеллули.

Оптические свойства и состояния жидкости

Метажидкость меняет свои оптические свойства под воздействием изменяющегося давления.
Когда капсулы круглые, они рассеивают свет и делают жидкость непрозрачной — подобно тому, как пузырьки воздуха делают газированную воду белой. Но когда прикладывается давление и капсулы разрушаются, они действуют, как микролинзы: фокусируют свет и делают жидкость прозрачной. Эти оптические свойства могут быть использованы для целого ряда применений, например для электронных чернил, которые меняют цвет в зависимости от давления.

Вам может быть интересно: главные новости Нью-Йорка, истории наших иммигрантов и полезные советы о жизни в Большом Яблокечитайте все это на ForumDaily New York

Исследователи показали, что когда капсулы имеют сферическую форму, метажидкость ведет себя как ньютоновская жидкость, то есть ее вязкость меняется только в зависимости от температуры. Однако когда капсулы схлопываются, суспензия превращается в неньютоновскую жидкость. Это означает, что ее вязкость будет меняться в ответ на касательное напряжение — чем оно больше, тем более жидкой она становится. Это первая метажидкость, которая осуществляет переход между ньютоновским и неньютоновским состояниями.

Далее исследователи стремятся изучить акустические и термодинамические свойства метажидкости.

«Пространство применения этих масштабируемых и простых в производстве метажидкостей огромно», — резюмировала Бертольди.

Читайте также на ForumDaily:

Говорить, как американец: какие идиомы и обороты помогут стать в США ‘своим’

16 признаков того, что с вашей иммунной системой не всё в порядке

На кого не стоит учиться: 6 специальностей, обладатели которых зарабатывают меньше всего

ученые Досуг
Подписывайтесь на ForumDaily в Google News

Хотите больше важных и интересных новостей о жизни в США и иммиграции в Америку? — Поддержите нас донатом! А еще подписывайтесь на нашу страницу в Facebook. Выбирайте опцию «Приоритет в показе» —  и читайте нас первыми. Кроме того, не забудьте оформить подписку на наш канал в Telegram  и в Instagram— там много интересного. И присоединяйтесь к тысячам читателей ForumDaily New York — там вас ждет масса интересной и позитивной информации о жизни в мегаполисе. 



 
1076 запросов за 1,001 секунд.