Inspiracją do badań był film „Terminator 2: Dzień sądu” i jego złoczyńca T-1000.
Fizyk Xiaolin Wang z dumą twierdzi, że badania prowadzone w jego laboratorium odsuwają fikcję od fantastyki naukowej. Większość jego badań opiera się na filmach science-fiction, w tym na jego ulubionych seriach Terminator i Matrix; jego najnowsze prace przywołują sceny z filmu Terminator 2: Dzień sądu i jego zmiennokształtnego złoczyńcę T-1000. Praca Wanga sama w sobie przyciąga uwagę: jego zespół może manipulować kształtem i ruchem płynnych metali, a nawet powodować ich lewitację – a wszystko to na odległość.
„Początkowo chodziło o to, aby stworzyć wszystkie efekty specjalne z filmu” – mówi Wang, profesor w Instytucie Materiałów Nadprzewodzących i Elektronicznych na Uniwersytecie w Wollongong w Australii. „Dla zwykłego widza wszystkie efekty ciekłego metalu w filmie to science fiction” – dodaje – „ale dla nas to wszystko fakty naukowe”. Mówi on, że inne dotychczasowe bezkontaktowe techniki manipulacji, takie jak te wykorzystujące fale dźwiękowe lub światło, zazwyczaj szturchają mikroskopijne obiekty pojedynczo lub po kilka naraz. Z drugiej strony, nowa praca jego zespołu, opublikowana niedawno w Proceedings of the National Academy of Sciences, może obsługiwać większe, swobodnie płynące metalowe cele.
W badaniach Wanga wykorzystano ciekły stop metali Galinstan – mieszaninę pierwiastków galu, indu i cyny. Jego temperatura topnienia wynosi ujemne 2 stopnie F, więc w temperaturze pokojowej metal ten jest stale płynny. (Oprócz tego, że Galinstan jest nietoksyczny i przewodzi prąd elektryczny, można manipulować napięciem powierzchniowym tego stopu. Ta właściwość decyduje o tym, czy ciecz będzie się zbijać w kroplę, czy też spływać w kałużę. Naukowcy odkryli, że poddanie materiału działaniu prądu elektrycznego w celu utlenienia jego powierzchni spowoduje zmianę napięcia powierzchniowego, a tym samym kształtu ciekłego metalu.
W ramach pokazowej demonstracji badacze wstrzyknęli Galinstan do kadzi z wodorotlenkiem sodu, utleniaczem, który służy jako chemiczna pożywka dla Galinstanu do przeprowadzenia reakcji utleniania zmieniającej napięcie powierzchniowe. Początkowo stop kapał do kadzi, jak krople wody z nieszczelnego kranu. Kiedy jednak badacze włączyli napięcie, kapiący metal zamienił się w nieprzerwany strumień o średnicy grubości ludzkiego włosa. Co więcej, w obecności magnesów w pobliżu, swobodnie spadająca mżawka ożywała.
Naelektryzowany metal drgał zgodnie z ruchem magnesów, ponieważ płynął w nim prąd elektryczny. Prąd ten z kolei wytwarza wokół ciekłego metalu własne mini pole magnetyczne, które przeciwdziała wpływowi magnesów zewnętrznych. Ustawiając magnesy w odpowiednim miejscu, badacze wywołali w ciekłym metalu siłę odpychającą, która wystarczyła, aby cały strumień przeciwstawił się grawitacji. Dalsza zmiana zewnętrznego pola magnetycznego kierowała metalicznym strumieniem niczym niewidzialna ręka.
Gdy badacze przesuwali magnesy wokół płynącego metalu, ten poruszał się synchronicznie w przestrzeni, zapętlając się i odciągając od siły grawitacji, jakby miał własny umysł. „To jak machanie wstążką” – mówi autor badań Yahua He, fizyk z Uniwersytetu w Wollongong, który kierował eksperymentami. „To bardzo fantastyczne”.
Wang i He twierdzą, że ich technika jest przydatna do rzeźbienia ciekłych metali w użyteczne struktury – jest to forma metaloplastyki, w której można uzyskać drobne rysy. Badacze chcą również połączyć płynny metal z innymi materiałami, aby stworzyć inteligentne protezy. Według Wanga, zmienna sztywność i elastyczność ciekłego metalu może być przydatna do wytwarzania sztucznych mięśni. Na razie jednak płynny metal Wanga jest – na szczęście – daleki od tego, co potrafi fikcyjny T-1000.
W międzyczasie badacze sprawdzają, jakie nowe zjawiska kryje w sobie dynamiczny ciekły metal. W przeszłości zespół pokazał już, że jego ciekłe metale mogą zmieniać kształt, pulsować jak bijące serce w odpowiedzi na impuls elektryczny i przenikać przez porowate materiały na rozkaz – przypominając widzom scenę z Terminatora 2, w której T-1000 przechodzi przez metalowe pręty.
„Szczerze mówiąc, bardzo trudno jest zrobić coś lepszego niż to, co zrobiliśmy do tej pory” – mówi Wang. „Sądzimy, że to, co już stworzyliśmy, wystarczy Jamesowi Cameronowi [reżyserowi Terminatora 2], by zaczerpnąć pomysłów do kolejnego filmu”.
Obejrzyj film o badaniach, poniżej:
Tutaj pokazujemy, jak można manipulować cieczami w sposób bezkontaktowy, a nawet sprawić, by „lewitowały” wbrew grawitacji.
