Garvard olimlari "aqlli" suyuqlik yaratdilar: u nima qiladi va nima uchun kerak

Garvard Jon A. Paulson muhandislik va amaliy fanlar maktabi (SEAS) olimlari sozlanishi egiluvchanlik, optik xususiyatlar, yopishqoqlik va hatto Nyuton va Nyuton bo‘lmagan suyuqliklar o‘rtasida o‘tish qobiliyatiga ega bo‘lgan dasturlashtiriladigan metasuyuqlikni ishlab chiqdilar. SciTechDaily.

Foto: iStock.com/Credit:jittawit.21

Lemning tirik okeani endi fantastika emas, balki haqiqiy ilmdir. Olimlar bunday turdagi birinchi meta-suyuqlikni yaratdilar. U 50 dan 500 mikrongacha bo'lgan o'lchamdagi kichik elastomerik sharlarning suspenziyasidan foydalanadi. Ular bosim ostida deformatsiyalanib, suyuqlikning xususiyatlarini tubdan o'zgartiradilar.

Metafluid gidravlik aktuatorlar, robotlar, ta'sirning intensivligiga qarab energiyani yo'qotadigan aqlli amortizatorlar, shaffofdan shaffofgacha o'zgarishi mumkin bo'lgan optik qurilmalargacha bo'lgan hamma narsada qo'llanilishi mumkin. Olimlar 6 yilda bizdan javob topgan 2023 ta tarixiy sirni bilib oling adabiyotlar.

Tadqiqot Nature jurnalida chop etildi.

SEAS materialshunosligi va mashinasozlik bo'yicha tadqiqotchi va maqolaning birinchi muallifi Adel Gellouli: "Biz suyuqliklarning yangi sinfi bilan nima qilish mumkinligini aniqlaymiz", dedi. "Ushbu metafluid bilan siz juda ko'p turli sohalarda juda ko'p narsalarni qilishingiz mumkin."

Metafluidlar va qattiq metamateriallar

Metamateriallar - bu sun'iy ravishda yaratilgan materiallar, ularning xususiyatlari tarkibi bilan emas, balki tuzilishi bilan belgilanadi. Ko'p yillar davomida metamateriallar turli xil ilovalarda keng qo'llanilgan. Ammo ko'pchilik materiallar, masalan, metall linzalar, qattiq. Bizning 25 ta eng xavfli supermarket ichimliklar haqida o'qing material.

"Qattiq metamateriallardan farqli o'laroq, metafluidlar oqishi va idishning shakliga moslashish qobiliyatiga ega", deb tushuntirdi Katia Bertoldi, SEAS amaliy mexanika professori va maqolaning katta muallifi. "Bizning maqsadimiz nafaqat ushbu ajoyib xususiyatlarga ega bo'lgan, balki dasturlashtiriladigan yopishqoqlik, siqilish va optik xususiyatlar uchun platformani ta'minlovchi metafluidni yaratish edi."

Tadqiqot guruhi havo bilan to'ldirilgan yuz minglab bu yuqori deformatsiyaga uchragan sharsimon kapsulalarni yasadi va ularni silikon moyiga osib qo'ydi. Suyuqlik ichidagi bosim oshganda, kapsulalar yiqilib, linza shaklidagi yarim sharni hosil qiladi. Bu bosim chiqarilganda, kapsulalar sferik shakliga qaytadi.

Nega meta-suyuqlik kerak?

Bu o'tish suyuqlikning ko'plab xususiyatlarini, shu jumladan uning yopishqoqligi va shaffofligini o'zgartiradi. Bu xususiyatlar suyuqlikdagi kapsulalarning sonini, qalinligini va hajmini o'zgartirish orqali sozlanishi mumkin.

Tadqiqotchilar suyuqlikni gidravlik robot tutqichga solib, shisha butilka, tuxum va ko‘kni ko‘tarib olish orqali uning programlanuvchanligini ko‘rsatdi. Oddiy havo yoki suv bilan ishlaydigan an'anaviy gidravlik tizimda robot tutqichni sozlashi va barcha uchta ob'ektni ezib tashlamasdan ko'tarishi uchun qandaydir sensor yoki tashqi boshqaruvga muhtoj bo'ladi.

Ammo meta-suyuqlik mavjud bo'lsa, sensorlar kerak emas. Suyuqlikning o'zi turli bosimlarga ta'sir qiladi va uning muvofiqligini o'zgartiradi. Bu og'ir shishani, nozik tuxumni yoki kichik ko'kni qo'shimcha dasturlashsiz ko'tarish uchun tutqich kuchingizni moslashtirishga yordam beradi.

"Biz bu suyuqlikdan oddiy robotga aql berish uchun foydalanishimiz mumkinligini ko'rsatamiz", dedi Gellouli.

Suyuqlikning optik xususiyatlari va holati

Meta-suyuqlik o'zgaruvchan bosim ta'sirida optik xususiyatlarini o'zgartiradi.
Kapsulalar yumaloq bo'lsa, ular yorug'likni tarqatadi va suyuqlikni shaffof qiladi - xuddi havo pufakchalari gazlangan suvni oq rangga aylantiradi. Ammo bosim o'tkazilsa va kapsulalar sindirilsa, ular mikrolinzalar kabi ishlaydi, yorug'likka e'tibor qaratadi va suyuqlikni shaffof qiladi. Ushbu optik xususiyatlar bosimga qarab rangini o'zgartiradigan elektron siyoh kabi turli xil ilovalar uchun ishlatilishi mumkin.

Sizni qiziqtirishi mumkin: Nyu-Yorkning asosiy yangiliklari, muhojirlarimizning hikoyalari va Big Apple-da hayot haqida foydali maslahatlar - barchasini ForumDaily da o'qing yangi York

Tadqiqotchilar shuni ko'rsatdiki, kapsulalar sharsimon bo'lsa, metasuyuqlik Nyuton suyuqligi kabi harakat qiladi, ya'ni uning yopishqoqligi faqat harorat bilan o'zgaradi. Biroq, kapsulalar yiqilganda, suspenziya Nyuton bo'lmagan suyuqlikka aylanadi. Bu shuni anglatadiki, uning yopishqoqligi siljish kuchlanishiga javoban o'zgaradi - u qanchalik baland bo'lsa, shunchalik suyuq bo'ladi. Bu Nyuton va Nyuton bo'lmagan holatlar o'rtasida o'tishni amalga oshiradigan birinchi metafluid.

Keyinchalik, tadqiqotchilar metasuyuqlikning akustik va termodinamik xususiyatlarini o'rganishni maqsad qilgan.

"Ushbu kengaytiriladigan va ishlab chiqarilishi oson metafluidlar uchun dastur maydoni juda katta", dedi Bertoldi.

Shuningdek ForumDaily-da o'qing:

Amerikalik kabi gapiring: AQShda qanday iboralar va iboralar sizga "o'zingizniki" bo'lishga yordam beradi

Sizning immunitetingiz yaxshi emasligi haqida 16 ta belgi

Kimlar uchun o'qimasligingiz kerak: egalari eng kam maosh oladigan 6 ta mutaxassislik

AQShdagi hayot va Amerikaga immigratsiya haqida muhimroq va qiziqarli yangiliklarni xohlaysizmi? — bizni qo'llab quvvatlang ehson qiling! Shuningdek, bizning sahifamizga obuna bo'ling Facebook. "Displeydagi ustuvorlik" opsiyasini tanlang va avval bizni o'qing. Shuningdek, bizning kanalimizga obuna bo'lishni unutmang Telegram kanali  va Instagram- u erda juda ko'p qiziqarli narsalar bor. Va minglab o'quvchilarga qo'shiling ForumDaily Nyu-York — u yerda siz metropoldagi hayot haqida juda ko‘p qiziqarli va ijobiy ma’lumotlarni topasiz.