Los ingenieros de Harvard han creado un nuevo y extraño «metafluido»: un líquido que puede programarse para cambiar propiedades, como su compresibilidad, transparencia, viscosidad e incluso si es newtoniano o no.
La mayoría de los materiales obtienen sus propiedades (qué tan duros, brillantes o de qué color son) de su material, pero metamateriales obtienen sus propiedades de sus estructuras meticulosamente diseñadas, compuestas por pequeños componentes. La forma, el tamaño y la disposición de estos pequeños componentes les permite manipular ondas electromagnéticas, mejorando cosas como aislamiento acústico, generadores de electricidado incluso capas de invisibilidad o Superficies de levitación ultrasónica.
Para el nuevo estudio, investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard se propusieron aplicar ese principio a los líquidos.
«A diferencia de los metamateriales sólidos, los metafluidos tienen la capacidad única de fluir y adaptarse a la forma de su contenedor», dijo Katia Bertoldi, autora principal del estudio. «Nuestro objetivo era crear un metafluido que no solo posea estos notables atributos sino que también proporcione una plataforma para viscosidad, compresibilidad y propiedades ópticas programables».
En este caso, los pequeños componentes del metafluido son esferas de elastómero llenas de aire de entre 50 y 500 micrones de ancho, que están suspendidas en aceite de silicona. Estas pequeñas bolas colapsarán bajo presión y volverán a salir cuando se alivie esa presión, y esos dos estados diferentes cambiarán las propiedades del metafluido.
Así, por ejemplo, cuando las bolas están en su forma circular completa dispersan la luz, haciendo que el fluido parezca opaco. Pero bajo presión, cuando colapsan en forma de media luna, actúan como lentes diminutas, enfocando la luz y haciendo transparente el metafluido. Esto, según el equipo, significa que podrían ser útiles como tintas electrónicas que cambian de color.
En otra prueba, los investigadores utilizaron el metafluido como medio hidráulico en una pinza robótica. Debido a que el metafluido puede responder automáticamente a diferentes presiones, ajustará la fuerza de la pinza para permitirle recoger diferentes objetos (en este caso, una botella, un huevo y un arándano) sin dañarlos. Normalmente, un sistema hidráulico que funciona con agua o aire necesitaría sensores o controles externos para ajustar su fuerza de agarre al objeto que está recogiendo.
El metafluido también puede alternar entre fluidos newtonianos y no newtonianos. Cuando las cápsulas son esféricas, es newtoniano (lo que significa que su viscosidad solo cambia con la temperatura, similar al agua), pero cuando se colapsan se vuelve no newtoniano, lo que significa que cambia la viscosidad en respuesta a la fuerza de corte, actuando más como salsa de tomate.
Los investigadores afirman que las aplicaciones de este tipo de metafluidos son muy variadas. Además de los ejemplos mencionados anteriormente, también podría servir para amortiguadores que disipen energía en función de la intensidad del impacto, o puertas lógicas que abran computadoras líquidas. Diferentes recetas para el metafluido pueden otorgarle diferentes rangos de propiedades ajustando el número, el grosor y el tamaño de las cápsulas suspendidas.
En trabajos futuros, el equipo planea investigar las propiedades acústicas y termodinámicas del metafluido.
La investigación fue publicada en la revista. Naturaleza.
Fuente: MARES DE HARVARD