Desarrollan un fluido inteligente con elasticidad programable y que pasa de claro a opaco
Investigadores de la Universidad de Harvard han desarrollado un metafluido cuya elasticidad se puede programar y puede pasar de opaco a trasparente, en otras propiedades que abren una amplio abanico de aplicaciones, según un estudio que publica Nature.
Los metamateriales se crean artificialmente, sus propiedades las determina su estructura no su composición, la mayoría son sólidos y algunos se usan desde hace años en diversas aplicaciones.
Los metafluidos tienen la capacidad única de fluir y adaptarse a la forma de su contenedor y el objetivo de los investigadores era crear uno que además de tener esas características proporcionara una plataforma para programar la viscosidad, la compresibilidad y las propiedades ópticas, explica una de las firmantes del estudio, Katia Bertoldi.
Su posibles aplicaciones son muy variadas, como actuadores hidráulicos para programar robots, hasta amortiguadores inteligentes capaces de disipar la energía en función de la intensidad del impacto, pasando por dispositivos ópticos capaces de pasar de transparentes a opacos.
"Solo estamos arañando la superficie de lo que es posible con esta nueva clase de fluidos", aseguró el primer autor de la investigación Adel Djellouli, de la Universidad de Harvard (EE.UU.)
Esta especie de líquido inteligente utiliza una suspensión de pequeñas esferas de elastómero, llenas de aire y altamente deformables con un tamaño de entre 50 y 500 micras, que se doblan bajo presión, cambiando radicalmente sus características.
Cuando aumenta la presión dentro del líquido de suspensión (aceite de silicona), las cápsulas se colapsan, formando una semiesfera parecida a una lente y cuando se elimina la presión, recuperan su forma.
Esta transición modifica muchas de las propiedades del líquido, como su viscosidad y opacidad, las cuales pueden ajustarse modificando el número, grosor y tamaño de las cápsulas en el líquido.
Los investigadores demostraron la programabilidad del líquido cargando el metafluido en una pinza robótica hidráulica y haciendo que recogiera una botella de cristal, un huevo y un arándano.
En un sistema hidráulico tradicional alimentado por aire o agua, el robot necesitaría algún tipo de sensor o control externo para poder ajustar su agarre y coger los tres objetos sin aplastarlos, pero con el metafluido no es necesario, pues el propio líquido responde a diferentes presiones.
"Demostramos que podemos utilizar este líquido para dotar de inteligencia a un robot sencillo", afirmó Djellouli en un comunicado de la Universidad de Harvard.
El metafluido también cambia sus propiedades ópticas al exponerse a presiones variables. Cuando las cápsulas son redondas, dispersan la luz y hacen que el líquido sea opaco, pero cuando se aplica presión y colapsan, actúan como microlentes, lo que hace que el líquido sea transparente.
Los investigadores también demostraron que cuando las cápsulas son esféricas, el metafluido se comporta como un fluido newtoniano, lo que significa que su viscosidad solo cambia en respuesta a la temperatura.
Cuando las cápsulas se colapsan, la suspensión se transforma en un fluido no newtoniano, lo que significa que su viscosidad cambia en respuesta a la tensión, cuanto mayor es esta, más fluido se vuelve.
Los autores destacaron que este es el primer metafluido que ha demostrado una transición entre los estados newtoniano y no newtoniano.
El siguiente paso que quiere dar el equipo es explorar las propiedades acústicas y termodinámicas del nuevo metafluido.