Большинство материалов приобретают свои физические свойства в зависимости от того, из чего они состоят. А характеристики метаматериалов обусловлены тщательно проработанной искусственно созданной структурой компонентов. Это позволяет создателям таких веществ придавать им желаемые «способности».
Инженеры из Гарварда создали новый необычный метаматериал. Это жидкость, которая может существенно менять свои параметры, например, сжимаемость, прозрачность и вязкость. Причём контролируемым образом. Акцент был сделан именно на жидкости, потому что её текучесть позволяет расширить горизонты использования метаматериалов в принципе.
В разработанной метажидкости за программируемость отвечают заполненные воздухом эластомерные сферы размером всего лишь от 50 до 500 микрон. Они плавают в силиконовом масле. Эти крошечные шарики могут сжиматься под давлением и выправляться. Два разных состояния и меняют свойства всей жидкости.
Например, в своей шарообразной форме частицы рассеивают свет, делая жидкость непрозрачной. Но под давлением они получают форму полумесяца и действуют как крошечные линзы, фокусируя свет и становясь прозрачными. Применение может быть широким, в том числе в качестве электронных чернил, меняющих цвет.
В другом тесте исследователи использовали метажидкость в качестве гидравлического материала для роботизированного захвата. Поскольку вещество может реагировать на уровень давления, степень сжатия предметов тонко настраивается. Такой манипулятор может брать хрупкие и мелкие вещи, не повреждая их.
Метажидкость может также по желанию создателей переключать свойства с ньютоновской на неньютоновскую и обратно. Когда частицы в ней имеют сферическую форму, вязкость меняется только в зависимости от температуры. А когда они сжимаются, материал ведёт себя как неньютоновская жидкость, то есть меняет вязкость в ответ на прилагаемое усилие.
Создали этой метажидкости считают, что её применение может выходить за пределы описанных выше примеров. Этот материал может использоваться для создания логических элементов в компьютерах, а также в «умных» амортизаторах. Есть возможность дополнительно менять свойства жидкости, регулируя размер частиц в ней.
В будущем команда исследователей планирует изучить термодинамические и акустические свойства метажидкости.