Фізики навчилися програмувати макарони

Фізики з Массачусетського технологічного інституту розробили новий тип пасти, придатний для програмування форми майбутніх виробів. Залежно від обробки листи цієї пасти змінюють свою форму у воді: з плоских «заготовок» можна отримати макарони, каннолі, ротині («спіральки») та інші відомі форми. За словами авторів, новий підхід до виготовлення пасти допоможе оптимізувати витрати на доставку - в упаковках зі звичайними формами пасти понад 67 відсотків обсягу займає повітря. Вчені розповіли про розробку на конференції Асоціації з обчислювальної техніки в Денвері, коротко про неї повідомляє прес-реліз MIT.

Можна керувати зміною форми багатьох матеріалів. Наприклад, відомі сплави з пам'яттю форми (нитинол): якщо загартувати такий дріт у формі пружини, а після цього розгладити його, то при нагріванні він знову згорнеться в пружину. Інший підхід до управління формою - створення двошарових матеріалів, в яких механічні властивості нижнього шару відрізняються від верхнього. Наприклад, один з шарів може сильніше розширюватися при нагріванні - тоді плоский лист з такого композиту буде згинатися. Альтернативний варіант - один з матеріалів може легко вбирати в себе вологу і розбухати. На основі таких матеріалів була розроблена техніка 4D-друку (друку в трьох просторових вимірах і програмування зміни форми в часі - четвертому вимірі).

Автори нової роботи скористалися схожою технікою для створення їстівної пасти, що змінює свою форму в гарячій воді. Вона складається з шарів желатину і їстівної целюлози, однак, за словами вчених, в матеріалі можна використовувати крохмаль, агар і речовини білкової природи.

У першій версії мінливої форму пасти фізики використовували два шари желатину з різною щільністю - щільніший шар вбирав у себе більше вологи і сильніше розширювався, згинаючи платівку. Потім поверх желатину автори нанесли смужки целюлози, що практично не вбирає вологу. Залежно від того, як були організовані ці смужки (розходилися радіально або були розташовані паралельно), а також форми фрагментів пасти - прямокутник, коло, напівколо, - при обробці водою матеріали приймали різну форму. Крім стандартних форм дослідники навчилися створювати пасту сідловидної форми і у формі кольорів.

В оригінальній статті вчені наводять кілька прикладів страв на основі такої пасти. Наприклад, якщо помістити прямокутні листи желатинової пасти в страву з водою, де на поверхні плаває ікра, то за рахунок згортання аркушів можна створити аналог каннолі - загорнутої в трубочку пасти з начинкою всередині. Над рецептами вчені працювали з шеф-кухарем одного з бостонських ресторанів. Як зазначають фізики, для створення матеріалу не обов'язково використовувати спеціалізовані принтери - можна використовувати звичайний трафаретний друк.

Приготуйте їстівний желатиновий гель (6 масових відсотків) у тарілці з плоским дном. Використовуйте для цього рідину зі смаковими добавками (чорнила кальмара, морські водорості, екстракт з картопляної шкірки). Висушіть желатинову плівку потоком повітря (фен або вентилятор) - це займе близько 12 годин. Нанесіть на неї за допомогою принтера розчин целюлози (30 масових відсотків) у вигляді ліній. Розріжте плівку на фігури різних форм і занурите у воду, нагріту до 30 градусів Цельсія. Зміна має відбутися протягом двох хвилин.

Фізики допускають створення стартапу, який відправляв би додому необхідні інгредієнти. Бажану форму для пасти користувачі зможуть розробити самі за допомогою онлайн додатків - процес згортання можна легко моделювати на основі механічних властивостей желатину і целюлози або інших матеріалів.

Раніше ми повідомляли про чайний сервіз, надрукований за допомогою 3D-принтера з чаю і про те, як надрукувати штучну «медузу».