不是科幻小说:哈佛科学家们开发出了一种可编程响应的元流体

不是科幻小说:哈佛科学家们开发出了一种可编程响应的元流体这种元流体可用于各种领域,从用于机器人编程的液压致动器,到可根据撞击强度消散能量的智能减震器,再到可从透明过渡到不透明的光学设备。这项研究发表在《自然》杂志上。SEAS材料科学与机械工程副研究员、论文第一作者AdelDjellouli说:"我们对这种新型流体的可能性还只是肤浅的了解。有了这个平台,你可以在许多不同的领域做许多不同的事情。"超流体与固体超材料超材料--其特性由结构而非成分决定的人造材料--多年来已被广泛应用于各种领域。但是,大多数材料--如东南欧科学院应用物理学罗伯特-L-华莱士教授兼电气工程文顿-海斯高级研究员费德里科-卡帕索实验室首创的金属透镜--都是固体。元流体下方显示哈佛标志的可调谐光学元件。资料来源:哈佛大学科学与工程学院"与固体超材料不同,超流体具有独特的流动能力,能够适应其容器的形状,"SEAS应用力学威廉和阿米-宽-达诺夫(WilliamandAmiKuanDanoff)教授、论文资深作者卡蒂娅-贝尔托迪(KatiaBertoldi)说。"我们的目标是创造出一种元流体,它不仅拥有这些非凡的特性,还能为可编程粘度、可压缩性和光学特性提供一个平台。"研究小组利用SEAS的马林克罗特物理学和应用物理学教授DavidA.Weitz实验室开发的一种高度可扩展的制造技术,制造出了数十万个这种充满空气的高变形球形胶囊,并将它们悬浮在硅油中。当液体内部的压力增大时,胶囊就会塌陷,形成一个透镜状的半球。当压力消失时,胶囊又会弹回球形。元流体的特性和应用这种转变会改变液体的许多特性,包括粘度和不透明度。这些特性可以通过改变液体中胶囊的数量、厚度和大小来调整。研究人员通过将元流体装入液压机器人抓手,让抓手抓起一个玻璃瓶、一个鸡蛋和一颗蓝莓,展示了液体的可编程性。在由简单空气或水驱动的传统液压系统中,机器人需要某种传感或外部控制才能调整抓取力,在不压碎所有三个物体的情况下将其抓起。但有了元流体,就不需要传感了。液体本身会对不同的压力做出反应,改变其顺应性,从而调整抓手的力度,使其能够抓起沉重的瓶子、精致的鸡蛋和小蓝莓,而且无需额外编程。Djellouli说:"我们的研究表明,我们可以利用这种流体为一个简单的机器人赋予智能。"研究小组还展示了一种流体逻辑门,通过改变元流体就能重新编程。光学特性和流体状态当压力发生变化时,元流体的光学特性也会发生变化。当胶囊呈圆形时,它们会散射光线,使液体变得不透明,就像气泡使充气的水呈现白色一样。但当施加压力,胶囊塌陷时,它们就会像微透镜一样聚焦光线,使液体变得透明。这些光学特性可用于一系列应用,例如根据压力改变颜色的电子墨水。研究人员还发现,当胶囊呈球形时,元流体的表现就像牛顿流体,这意味着它的粘度只会随着温度的变化而变化。然而,当胶囊塌陷时,悬浮液就会转变为非牛顿流体,这意味着它的粘度会随着剪切力的变化而变化--剪切力越大,流动性越强。这是第一种能在牛顿和非牛顿状态之间转换的元流体。接下来,研究人员将探索元流体的声学和热力学特性。Bertoldi说:"这些可扩展、易生产的元流体应用空间巨大。"编译自:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1426546.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1426546.htm

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