Αυτό το πρωτοποριακό ρευστό διαθέτει μια σειρά ρυθμιζόμενων χαρακτηριστικών, όπως η ελαστικότητα, η οπτική συμπεριφορά, το ιξώδες και η ικανότητα μετάβασης μεταξύ νευτώνειας και μη νευτώνειας κατάστασης.
Σε μια πρωτοποριακή εξέλιξη, οι επιστήμονες της σχολής Μηχανικής και Εφαρμοσμένων Επιστημών (SEAS) του Χάρβαρντ δημιούργησαν ένα μεταρευστό ικανό να προσαρμόζει τις ιδιότητές του κατά παραγγελία.
Η έρευνα αυτή, που δημοσιεύθηκε στο έγκριτο περιοδικό Nature, σηματοδοτεί ένα σημαντικό άλμα προόδου στην επιστήμη των υλικών και τη μηχανική. Το μεταρευστό, ένα εναιώρημα μικρών ελαστομερών σφαιρών, παρουσιάζει μετασχηματιστική συμπεριφορά υπό διαφορετικές πιέσεις. Καθώς αυτές οι σφαίρες λυγίζουν υπό πίεση, προκαλούν ριζικές αλλαγές στις ιδιότητες του ρευστού.
Οι επιπτώσεις αυτής της καινοτομίας καλύπτουν ποικίλους τομείς, από τη ρομποτική έως και τη μηχανολογία. Φανταστείτε υδραυλικούς ενεργοποιητές προικισμένους με την ικανότητα να προσαρμόζονται στις μεταβαλλόμενες συνθήκες, ή ρομπότ προγραμματισμένα με έξυπνα αμορτισέρ ικανά να ρυθμίζουν την απορρόφηση ενέργειας με βάση την ένταση της πρόσκρουσης. Επιπλέον, οι οπτικές συσκευές που χρησιμοποιούν αυτό το μεταρευστό θα μπορούσαν να μεταβούν απρόσκοπτα από τη διαφάνεια στην αδιαφάνεια, ανοίγοντας δρόμους για προηγμένες οπτικές τεχνολογίες.
Ο Adel Djellouli, ερευνητικός συνεργάτης στην επιστήμη Υλικών και Μηχανολόγων Μηχανικών στο SEAS και πρώτος συγγραφέας της δημοσίευσης, υπογραμμίζει τις τεράστιες δυνατότητες αυτής της νέας κατηγορίας ρευστών. «Μόλις ανακαλύπτουμε την επιφάνεια του τι είναι δυνατό να γίνει με αυτή την πλατφόρμα», παρατηρεί ο Djellouli. Πράγματι, η ευελιξία του μεταρευστού υποδηλώνει αμέτρητες εφαρμογές σε διάφορες βιομηχανίες.
Ενώ τα μεταϋλικά, τα οποία αντλούν τις ιδιότητές τους από τη δομή και όχι από τη σύνθεση, έχουν παίξει καθοριστικό ρόλο σε πολυάριθμες εφαρμογές, τα στερεά μεταϋλικά έχουν περιορισμούς. Σε αντίθεση με τα αντίστοιχα στερεά, τα μεταρευστά διαθέτουν τη μοναδική ικανότητα να ρέουν και να προσαρμόζονται στο σχήμα του δοχείου τους. Η Katia Bertoldi, καθηγήτρια Εφαρμοσμένης Μηχανικής στο SEAS και επικεφαλής συγγραφέας της εργασίας, υπογραμμίζει τη σημασία αυτής της διάκρισης. «Ο στόχος μας ήταν να δημιουργήσουμε ένα μεταρευστό που όχι μόνο διαθέτει αξιοσημείωτες ιδιότητες, αλλά προσφέρει επίσης προγραμματιζόμενο ιξώδες και οπτικές ιδιότητες», εξηγεί η Bertoldi.
Η τεχνική κατασκευής που χρησιμοποιήθηκε σε αυτή την έρευνα, η οποία αναπτύχθηκε στο εργαστήριο του David A. Weitz, καθηγητή Φυσικής και Εφαρμοσμένης Φυσικής είναι εξαιρετικά κλιμακούμενη. Παράγοντας εκατοντάδες χιλιάδες παραμορφώσιμες σφαιρικές κάψουλες γεμάτες με αέρα και αιωρώντας τες σε λάδι πυριτίου, η ερευνητική ομάδα έθεσε τα θεμέλια για την κλιμακούμενη παραγωγή αυτού του μετασχηματιστικού υλικού.
