哈佛大學的工程師們發明了一種奇怪的新型“元流體” —— 一種可以通過編程改變性質的液體，比如它的可壓縮性、透明度、粘度，甚至它是否符合牛頓定律。

大多數材料的特性 —— 硬度、光澤或顔色 —— 取決于它們的構成，但超材料的特性來自于它們精心設計的結構，由小部件組成。這些小部件的形狀、大小和排列使它們能夠操縱電磁波，從而改善諸如隔音、發電機、甚至隱形鬥篷或超聲波懸浮表面之類的東西。

在這項新研究中，哈佛大學工程與應用科學學院（SEAS）的研究人員開始將這一原理應用于液體。

該研究的資深作者卡蒂亞·貝托爾迪說：“與固體超材料不同，超流體具有獨特的流動能力，可以適應容器的形狀。我們的目標是創造一種超流體，它不僅具有這些顯著的屬性，而且還爲可編程粘度、可壓縮性和光學特性提供了一個平台。”

在這種情況下，元流體的小部件是50到500微米寬的充氣彈性體球體，懸浮在硅油中。這些小球在壓力下會坍縮，當壓力減輕時又會彈出來，這兩種不同的狀態會改變元流體的性質。

例如，當球呈圓形時，它們會散射光線，使液體看起來不透明。但在壓力下，當它們坍縮成半月形時，它們就像微小的透鏡一樣，聚焦光線，使元流體變得透明。研究小組表示，這意味著它們可以用作變色電子墨水。

在另一項測試中，研究人員將這種流體用作機器人抓手的液壓介質。由于這種元流體可以自動對不同的壓力做出反應，它會調整抓手的力度，使它能夠在不損壞它們的情況下抓取不同的物體 —— 在這種情況下，是一個瓶子、一個雞蛋和一個藍莓。通常，在水或空氣中運行的液壓系統需要傳感器或外部控制來調整其抓取物體的握力。

元流體也可以在牛頓流體和非牛頓流體之間切換。當膠囊呈球形時，它是牛頓力學的 —— 這意味著它的粘度只隨溫度變化，類似于水 —— 但當它們坍塌時，它就變成了非牛頓力學的，這意味著它的粘度會隨著剪切力的變化而變化，更像番茄醬。

研究人員表示，這種元流體的應用範圍非常廣泛。除了上面提到的那些例子，它還可以用于根據撞擊強度耗散能量的減震器，或者用于打開液體計算機的邏輯門。不同的配方可以通過調整懸浮膠囊的數量、厚度和大小來賦予其不同的性質範圍。

在未來的工作中，研究小組計劃研究這種流體的聲學和熱力學性質。

這項研究發表在《自然》雜志上。

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