Naukowcy opracowali „inteligentny” płyn. Ma odmienić robotykę i motoryzację

Programowalna ciecz o regulowanej sprężystości, właściwościach optycznych, lepkości, a nawet zdolności do przejścia między płynem newtonowskim i nienewtonowskim powstała w Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS).

Publikacja: 11.04.2024 14:21

Niezwykły płyn może znaleźć zastosowanie w amortyzatorach, podnosząc komfort jazdy samochodem

Niezwykły płyn może znaleźć zastosowanie w amortyzatorach, podnosząc komfort jazdy samochodem

Foto: Adobe Stock

Pierwsza w swoim rodzaju metaciecz wykorzystuje zawiesinę małych elastomerowych kuleczek – o średnicy od 50 do 500 mikronów – które wyginają się pod ciśnieniem, zmieniając właściwości płynu. Można ją wykorzystać praktycznie we wszystkim, od siłowników hydraulicznych przez roboty po inteligentne amortyzatory, które mogą rozpraszać energię w zależności od intensywności uderzenia, po urządzenia optyczne, które mogą zmieniać się ze stanu przezroczystego na nieprzezroczysty.

Najlepsze amortyzatory

Wyniki badań na temat nowej metacieczy opublikowano w czasopiśmie „Nature”. - Dopiero identyfikujemy zakres możliwości tej nowej klasy płynów – powiedział Adel Djellouli, pracownik naukowy w dziedzinie inżynierii materiałowej i inżynierii mechanicznej w SEAS. Jego zdaniem metaciecz będzie miała zastosowanie w olbrzymiej ilości dziedzin.

Metamateriały — sztucznie zaprojektowane materiały, których właściwości zależą raczej od ich struktury niż składu — od lat są szeroko stosowane. Jednak większość z nich –na przykład metale ma formę stałą. - W przeciwieństwie do stałych metamateriałów, metaciecze mają wyjątkową zdolność dostosowywania się do kształtu pojemnika – powiedzieli Katia Bertoldi, William i Ami Kuan Danoff, profesor mechaniki stosowanej w SEAS. - Naszym celem było stworzenie metacieczy, która nie tylko posiada te niezwykłe cechy, ale także pozwala dowolnie zaprojektować parametry lepkości, ściśliwości i właściwości optycznych - dodali.

Czytaj więcej

Powstał materiał odporny na temperaturę 1000°C. Odmieni lotnictwo i energetykę

Zespół wyprodukował setki tysięcy wysoce odkształcalnych kulistych kapsułek wypełnionych powietrzem i zawieszonych w oleju silikonowym. Kiedy ciśnienie wewnątrz cieczy wzrasta, kapsułki zapadają się, tworząc półkulę przypominającą soczewkę. Kiedy ciśnienie zostanie usunięte, kapsułki powracają do swojego kulistego kształtu. To przejście zmienia wiele właściwości cieczy, w tym jej lepkość i nieprzezroczystość.

Jak działa rewolucyjna metaciecz

Metaciecz zmienia swoje właściwości optyczne pod wpływem zmieniających się ciśnień. Kiedy kapsułki są okrągłe, rozpraszają światło, sprawiając, że płyn jest nieprzezroczysty, jednak po zastosowaniu nacisku i kapsułki zapadną się, zachowują się jak mikrosoczewki, skupiając światło i nadając cieczy przezroczystość.

Naukowcy wykazali również, że gdy kapsułki są kuliste, metaciecz zachowuje się jak płyn Newtona, co oznacza, że jego lepkość zmienia się jedynie w zależności od temperatury. Jednakże, gdy kapsułki zapadną się, zawiesina przekształca się w płyn nienewtonowski, co oznacza, że jej lepkość będzie się zmieniać w odpowiedzi na siłę ścinającą — im większa siła ścinająca, tym bardziej staje się płynna. Jest to pierwsza metaciecz, w przypadku której wykazano przejście między stanami newtonowskimi i nienewtonowskimi.

Technologie
Polacy pomogą w badaniu Słońca. W kosmos ruszyła niezwykła misja
Technologie
Zaskakujące właściwości złota. To może być przełomowy lek na raka
Technologie
Człowiek może zapaść w wieloletni sen. Naukowcy bliscy opanowania hibernacji
Technologie
Powstaje projekt wielkiego statku kosmicznego. Wielopokoleniowa arka ma uratować gatunek
Materiał Promocyjny
Przewaga technologii sprawdza się na drodze
Technologie
Telekomunikacja na ścieżce zmian
Walka o Klimat
„Rzeczpospolita” nagrodziła zasłużonych dla środowiska