Harvard mühendisleri tuhaf bir “metaakışkan” yarattılar; sıkıştırılabilirliği, şeffaflığı, viskozitesi ve hatta Newton tipi olup olmaması gibi özellikleri değiştirecek şekilde programlanabilen bir sıvı.
Çoğu malzeme, özelliklerini (ne kadar sert, parlak veya hangi renkte oldukları) yapıldıkları malzemeden alır, ancak meta malzemeler özelliklerini, küçük bileşenlerden oluşan titizlikle tasarlanmış yapılarından alır. Bu küçük bileşenlerin şekli, boyutu ve düzeni, elektromanyetik dalgaları manipüle etmelerine, ses yalıtımı , elektrik jeneratörleri ve hatta görünmezlik pelerinleri veya ultrasonik kaldırma yüzeyleri gibi şeylerin tasarlanmasına olanak tanır.
Yeni çalışma için Harvard Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu’ndaki (SEAS) araştırmacılar, bu prensibi sıvılara uygulamaya çalıştı.
Araştırmanın kıdemli yazarı Katia Bertoldi, “Katı metamalzemelerin aksine, metaakışkanlar benzersiz bir şekilde akma ve bulundukları kabın şekline uyum sağlama yeteneğine sahiptir” dedi. “Amacımız, yalnızca bu olağanüstü özelliklere sahip olmakla kalmayıp aynı zamanda programlanabilir viskozite, sıkıştırılabilirlik ve optik özellikler için bir platform sağlayan bir metaakışkan yaratmaktı.”
Bu durumda, metaakışkanın küçük bileşenleri, silikon yağı içinde süspanse edilen, 50 ila 500 mikron genişliğinde, havayla dolu elastomer kürelerdir. Bu minik toplar basınç altında çökecek ve basınç kalkınca tekrar dışarı çıkacak ve bu iki farklı durum metaakışkanın özelliklerini değiştirecek.
Yani, örneğin tam dairesel biçimdeyken toplar ışığı dağıtarak sıvının opak görünmesine neden olur. Ancak basınç altında yarım ay şekline büründüklerinde küçük mercekler gibi davranarak ışığı odaklıyor ve metasıvıyı şeffaf hale getiriyorlar. Ekip bunun, renk değiştiren elektronik mürekkepler olarak kullanışlı olabileceği anlamına geldiğini söylüyor.
Başka bir testte araştırmacılar, metaakışkanı robotik bir tutucuda hidrolik bir ortam olarak kullandılar. Metaakışkan farklı basınçlara otomatik olarak tepki verebildiğinden, kıskacın kuvvetini farklı nesneleri (bu durumda bir şişe, bir yumurta ve bir yaban mersini) zarar vermeden almasına olanak tanıyacak şekilde ayarlayacaktır. Normalde, su veya havayla çalışan bir hidrolik sistemin, aldığı nesneye göre kavrama gücünü ayarlamak için sensörlere veya harici kontrollere ihtiyacı vardır.
Metaakışkan ayrıca Newton tipi ve Newton tipi olmayan akışkanlar arasında geçiş yapabilir. Kapsüller küresel olduğunda Newtonian’dır (yani viskozitesi suya benzer şekilde yalnızca sıcaklıkla değişir), ancak çöktüklerinde Newtonian olmayan hale gelir, yani kesme kuvvetine tepki olarak viskozitesi değişir ve daha çok domates sosu gibi davranır.
Araştırmacılar, bu tür metaakışkanlara yönelik uygulamaların oldukça çeşitli olduğunu söylüyor. Yukarıda bahsedilen örneklerin yanı sıra, darbenin yoğunluğuna göre enerjiyi dağıtan amortisörler veya sıvı bilgisayarları açan mantık kapıları da yapılabilir. Metaakışkan için farklı tarifler, asılı kapsüllerin sayısını, kalınlığını ve boyutlarını ayarlayarak ona farklı özellikler aralığı kazandırabilir.
Gelecekteki çalışmalarda ekip, metaakışkanın akustik ve termodinamik özelliklerini araştırmayı planlıyor.
Araştırma Nature dergisinde yayınlandı .
Kaynak: Harvard SEAS
