Metafluidi: ne avevamo sentito parlare, ma nessuno era ancora riuscito a renderli davvero programmabili e adattabili come i loro “cugini” solidi, i metamateriali. Almeno fino ad oggi. Un team della Harvard SEAS ha infatti sviluppato il primo metafluido in grado di modificare a comando le sue proprietà fisiche chiave, aprendo la strada a innumerevoli applicazioni rivoluzionarie in campi come la robotica e l’ottica.
Un liquido con “super-poteri”
I ricercatori guidati da Adel Djellouli e Katia Bertoldi hanno creato questo metafluido innovativo sospendendo centinaia di migliaia di minuscole capsule elastomeriche, riempite d’aria, all’interno di olio siliconico. Quando la pressione nel liquido aumenta, queste sferette, di dimensioni comprese tra 50 e 500 micron, collassano su se stesse assumendo una forma a mezza lente. Rimuovendo la pressione, le capsule ritornano alla forma sferica originale.
È proprio questa transizione a conferire al liquido proprietà sorprendenti. Variando numero, spessore e dimensioni delle capsule, si possono “sintonizzare” parametri come viscosità, comprimibilità e persino opacità del fluido. Un vero e proprio “interruttore” per trasformare il metafluido a piacimento.
Metafluido programmabile: robotica liquida, intelligente e senza sensori
Per dimostrare le potenzialità del loro metafluido programmabile, i ricercatori lo hanno testato su una pinza robotica idraulica, facendole afferrare oggetti molto diversi per forma e resistenza: una bottiglia di vetro, un uovo e un mirtillo. Normalmente, per adattare la presa a oggetti così differenti senza romperli, un sistema idraulico richiederebbe sensori o controlli esterni.
Con questo liquido “intelligente” non serve nulla di tutto ciò. È il liquido stesso a rispondere autonomamente alle diverse pressioni, variando la sua cedevolezza per regolare la forza di presa in base all’oggetto. Un primo passo verso robot più versatili e adattabili, senza bisogno di programmazione aggiuntiva.
Trasparenza a comando e altre meraviglie
Le sorprese non finiscono qui. Il team di Harvard ha scoperto che il metafluido cambia anche le sue proprietà ottiche in risposta alla pressione. Quando le capsule sono sferiche, disperdono la luce rendendo il liquido opaco, proprio come le bollicine d’aria in un’acqua frizzante. Ma se vengono schiacciate, si comportano come micro-lenti, focalizzando la luce e rendendo il fluido trasparente.
Non solo: a riposo il metafluido si comporta come un fluido newtoniano, con viscosità influenzata solo dalla temperatura. Quando invece le sferette collassano, diventa non newtoniano: più è sottoposto a forze “di taglio”, più diventa scorrevole. È il primo metafluido capace di passare da uno stato all’altro.
Metafluido, un futuro pieno di promesse
Siamo solo all’inizio di un viaggio affascinante. Dopo questa ricerca (che vi linko qui) il team di Harvard sta già esplorando altre proprietà del loro metafluido, come quelle acustiche e termodinamiche. E le potenziali applicazioni sono vastissime: dagli attuatori idraulici ai robot programmabili, dagli ammortizzatori intelligenti in grado di dissipare l’energia in base all’intensità dell’impatto, fino ai dispositivi ottici a trasparenza variabile.
Un materiale fluido che unisce i vantaggi dei metamateriali alla capacità di adattarsi alla forma del contenitore. Una rivoluzione resa possibile da un approccio tanto semplice quanto geniale: sospendere una miriade di capsule “a fisarmonica” in un liquido.
La chiave per dare vita a un fluido con superpoteri, pronto a trasformare il mondo della robotica, dell’ottica e molto altro ancora.
