Un liquido intelligente con proprietà programmabili

Ci sono tendenze che finiscono con la stessa rapidità con cui appaiono: Il bubble tea è una di queste. Quasi nessuno ricorda questa strana bevanda a base di tè, a cui vengono aggiunte palline di gel di farina di mais. Tuttavia, il team di ricerca di Katia Bertoldi dell'Università di Harvard negli Stati Uniti potrebbe aver avuto in mente il bubble tea quando ha sviluppato in laboratorio un nuovo tipo di liquido. Il cosiddetto metafluido consiste in capsule piene d'aria fatte di un materiale simile alla gomma, che sono distribuite in un liquido e hanno un diametro compreso tra 50 e 500 micrometri. Di conseguenza, la sostanza combina le proprietà di un solido, di un liquido e di un gas. Quando una forza agisce sulle perle, queste si deformano. Questo permette di cambiare radicalmente ma in modo reversibile la natura del fluido. Il lavoro di ricerca è stato pubblicato sulla rivista scientifica "Nature".

I metamateriali sono materiali prodotti artificialmente con proprietà ottiche, elettriche o magnetiche che non si trovano in natura. Promettono di nascondere gli oggetti nello spazio e nel tempo, rendendoli invisibili, impercettibili o addirittura impalpabili. Un'applicazione interessante è quella dei dispositivi di occultamento. Tuttavia, la maggior parte di questi materiali sono solidi. "A differenza dei metamateriali solidi, i metafluidi hanno la capacità unica di fluire e adattarsi alla forma del loro contenitore", spiega l'autrice principale e professoressa di meccanica applicata Katia Bertoldi. Possono anche essere compressi come un gas. "Il nostro obiettivo era quello di creare un metafluido che avesse anche altre proprietà insolite, come la viscosità programmabile, l'elasticità e le proprietà ottiche regolabili."

Il team ha utilizzato la produzione di un metafluido che ha un'elasticità programmabile.

Il team ha utilizzato le tecniche di produzione di un altro laboratorio di Harvard per produrre centinaia di migliaia di piccole capsule modellabili e piene d'aria e le ha poi mescolate con olio di silicone. Quando la pressione nel liquido aumenta, le capsule collassano e formano una semisfera simile a una lente. Quando la pressione viene nuovamente rimossa, tornano alla loro forma sferica. Durante queste transizioni, cambiano diverse proprietà del liquido, come la traslucenza e la viscosità. Se il numero, le dimensioni e lo spessore delle capsule vengono modificati, è possibile regolare anche la forza della reazione.

Inoltre, i ricercatori riferiscono che si tratta del primo metafluido che può passare in modo dimostrabile dallo stato newtoniano a quello non newtoniano. Quest'ultimo si riferisce a una sostanza il cui comportamento di deformazione non è lineare. Se una forza agisce su di essa, questo materiale improvvisamente non si comporta più come un liquido, ma come un solido.

Gli esperti hanno dimostrato che il metafluido è in grado di passare dallo stato newtoniano a quello non newtoniano.

Gli esperti hanno dimostrato che il liquido è programmabile riempiendo il metafluido in una pinza robotica idraulica e facendogli prendere una bottiglia di vetro, un uovo e un mirtillo. Con un sistema idraulico convenzionale alimentato da aria o acqua, il robot avrebbe dovuto affidarsi a qualche tipo di sensore o controllo esterno per regolare la presa e raccogliere tutti e tre gli oggetti senza schiacciarli. Ma con il metafluido non sono necessari sensori. Il fluido stesso reagisce alle diverse pressioni e cambia la sua conformità per regolare la forza della pinza.

"La gamma di applicazioni del metafluido è molto vasta.

"La gamma di applicazioni di questo metafluido facilmente producibile è enorme", ha dichiarato Bertoldi. Ad esempio, potrebbe essere utilizzato per ammortizzatori intelligenti che dissipano l'energia in base alla forza dell'impatto, per dispositivi ottici che passano da trasparenti a opachi o per la programmazione di robot.

Si tratta di un metafluido facilmente producibile.

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