工学：プログラム可能なメタ流体のためのシェルの座屈

機能性を増強した材料の探求が、メタマテリアル、つまり組成ではなく構造によって特性が決まる人工材料の出現につながった。従来、メタマテリアルの構成要素は、格子構造内の定位置に配置されている。しかし、最近の研究によって、流体媒体に非連結構成要素を混入できる可能性が明らかになっている。今回我々は、こうした最近の進歩に着想を得て、高度に変形可能な球状カプセルを非圧縮性流体に混入することにより、圧縮性・光学挙動・粘性をプログラムできる「メタ流体」を実現できることを示す。まず我々は、こうしたシェルの座屈が、流体に高非線形挙動を与えることを実験的かつ数値的に実証した。次に我々は、この挙動を利用して、スマートロボットシステム、高度に調整可能な論理ゲート、スイッチング可能な特性を有する光学素子を開発した。さらに我々は、座屈時のシェルの圧潰が、層流領域における懸濁液の粘性の大幅な増大につながることを実証した。従って、今回提案したメタ流体は、流体自体の能力を拡張することによって既存の流体デバイスの機能性を増強する、有望なプラットフォームをもたらす。

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