Funktsionaalsed vedelikud on uus klassi materjalide klass, millel on spetsiifilised füüsikalis -keemilised omadused molekulaarse disaini või kompositsioonilise manipuleerimise kaudu. Nende struktuuriomadused määravad otseselt nende jõudluse energias, mikrovedelikus, biomeditsiinis ja muudes väljades. Mikroskoopilisest vaatenurgast saab funktsionaalsete vedelike struktuuri jagada kolmeks tasandiks: molekulaar-, nanoskaala ja makroskoopilised agregaadid. Iga tase töötab sünergistlikult konkreetsete funktsioonide saavutamiseks.
Molekulaarsel skaalal koosnevad funktsionaalsed vedelikud tavaliselt funktsionaalsete rühmadega modifitseeritud molekulidest või ioonidest. Näiteks anioonide ja katioonide konkreetsete kombinatsioonide kaudu saavutavad ioonsed vedelikud madala volatiilsuse, kõrge termilise stabiilsuse ja häälestatava polaarsuse. Vastuvõtavad vedelikud sisaldavad fotot -, soojust - või pH - tundlikud rühmad, võimaldades nende struktuuri dünaamiliselt muutuda vastuseks välistele stiimulitele. Nanomõõtmetes moodustavad funktsionaalsed vedelikud sageli komposiitsüsteemid nanoosakeste (näiteks grafeeni ja kvantpunktide) hajutamisel. Nanoosakeste pinnamõjud koos vedeliku voolavusega võivad tekitada ainulaadseid katalüütilisi, soojusülekandeid või optilisi omadusi. Makroskoopilisel tasandil on funktsionaalsete vedelike struktuur anisotroopia või gradiendi jaotus. Näiteks Shear - vedelikud vedelikud, läbi molekulaarse ahela takerdumise, kontrolli viskoelastsuse ja neid kasutatakse summutamise või mikrovedeliku kiipide korral.
Struktuuriline manipuleerimine on funktsionaalse vedeliku kujunduse keskmes. Molekulaarse dünaamika simulatsioonid võivad ennustada erinevate struktuuriühikute koostoimeid, samas kui eksperimentaalsed meetodid nagu tuuma magnetresonants (NMR) ja X - kiirte hajumine võivad analüüsida nende mikroskoopilisi paigutusi. Tulevikus, nutikate materjalide ja biomimeetika arendamisega, muutuvad edasijõudnute funktsioonidega vedelad struktuurid nagu ise - tervendamine ja kuju mälu, teadusuuringute fookus, mis juhib läbimurdeid sellistes tehnoloogiates nagu paindlik elektroonika ja nutikas tajumine. Funktsionaalsete vedelike struktuuriuuendused mitte ainult ei laienda materjaliteaduse piire, vaid pakuvad ka uusi lähenemisviise selliste väljakutsetega nagu energiatõhusus ja mikroskaalaga manipuleerimine.
