La Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) ha inaugurato una nuova era nella scienza dei materiali con l'innovativo sviluppo di un metafluido programmabile. Questo fluido avanzato, che può cambiare proprietà fisiche come viscosità e trasparenza ottica sotto pressione, apre un mondo di possibilità in campi che vanno dalla robotica ai dispositivi ottici e all'assorbimento energetico.
Questo non è più un concetto fantasy, ma una realtà concreta grazie al lavoro dei ricercatori del SEAS. Le proprietà uniche del metafluido derivano dalla presenza di piccole sfere di elastomero, con diametri che variano tra i 50 e i 500 micron, capaci di comprimersi sotto pressione modificando radicalmente le caratteristiche del fluido.
Le applicazioni previste per questa nuovissima classe di fluidi sono tanto ampie quanto affascinanti. Dal punto di vista pratico, il metafluido potrà essere impiegato per azionare attuatori idraulici in robot innovativi, funzionare come ammortizzatori intelligenti per dissipare energia in modo variabile in base all'intensità dell'impatto, o ancora per creare dispositivi ottici capaci di passare da trasparenti a opachi.
L'elemento rivoluzionario di questa tecnologia sta nella sua capacità di commutazione tra uno stato Newtoniano e non-Newtoniano del fluido. In termini semplici, mentre in condizioni normali la viscosità del metafluido cambia solo in risposta a variazioni di temperatura, sotto pressione si trasforma, adattando la propria viscosità anche alla forza applicata, diventando più fluido quanto maggiore è lo sforzo esercitato.
Il segreto dietro questa affascinante capacità di adattamento risiede nella struttura interna del metafluido, che, a differenza dei classici metamateriali solidi, sfrutta la dinamica dei fluidi per ottenere comportamenti unici. In questo contesto, le sfere di elastomero funzionano come micro-capsule che, collassando sotto pressione, alterano la viscosità e l'opacità del fluido.
L'affidabilità e l'efficacia del metafluido sono state dimostrate attraverso l'uso in un gripper robotico idraulico, che con facilità e senza necessità di sistemi di controllo esterni, ha manipolato oggetti di diversa fragilità e peso. Questa capacità del fluire programmabile di adattare autonomamente la propria forza di presa simboleggia un passo avanti significativo verso l'autonomia robotica.
La scoperta dei ricercatori del SEAS non si ferma alla robotica. Le proprietà ottiche del metafluido aprono le porte a nuove frontiere nell'ambito dei dispositivi visivi. Per esempio, la capacità di variare la trasparenza del fluido lo rende un candidato ideale per innovazioni come e-inks e schermi che cambiano colore in base alla pressione applicata.
Il team ha anche esplorato l'uso del metafluido per creare gate logici fluidici, che possono essere riprogrammati cambiando il tipo di fluido. Questa caratteristica suggerisce che il metafluido potrebbe giocare un ruolo cruciale nello sviluppo di computer basati su logica fluida, un ambito ancora largamente inesplorato.
La ricerca sul metafluido, pubblicata sulla rivista Nature, segna solo l'inizio dell'esplorazione delle sue potenziali applicazioni. Con il supporto della Harvard's Office of Technology Development, si stanno esplorando opportunità di commercializzazione, e gli ambiti di applicazione sembrano quasi illimitati, dalla fisica acustica alle proprietà termodinamiche.