Orezul, un aliment de bază la nivel global, ar putea schimba viitorul roboților și al echipamentelor de protecție, datorită unor proprietăți neașteptate. Cercetătorii au descoperit că boabele de orez se comportă diferit sub presiune, în funcție de viteza cu care este aplicată forța. Această descoperire a dus la crearea unui nou tip de material, un „metamaterial”, care își poate ajusta automat rigiditatea.
Orezul, un material granular inteligent
Echipa internațională de cercetători, coordonată de Universitatea din Birmingham, a constatat că orezul comprimat reacționează diferit în funcție de viteza cu care este aplicată forța. La viteze mai mari, materialul devine mai slab, fenomen numit „înmuiere dependentă de viteză”. Acest lucru se întâmplă din cauza scăderii frecării dintre boabe, perturbând rețelele interne de forțe care susțin sarcina.
Pentru a valorifica acest efect, cercetătorii au combinat boabele de orez cu alte materiale, precum nisipul, care devin mai rezistente sub forțe rapide. Rezultatul este un material granular compozit care se poate îndoi sau rigidiza în funcție de modul în care este aplicată forța, fără a folosi electronice, senzori sau sisteme de control active. „În loc să tratăm acest fenomen ca pe o simplă curiozitate, l-am transformat într-un principiu de proiectare”, a declarat Dr. Mingchao Liu, unul dintre cercetătorii implicați. „Această abordare ne-a permis să creăm un material care se poate îndoi, deforma sau rigidiza diferit în cazul mișcărilor lente față de impacturile bruște.”
Aplicații în roboți „moi” și echipamente de protecție
Aceste metamateriale, sensibile la viteză, ar putea revoluționa domeniul roboților „moi”. Noile materiale ar permite dezvoltarea unor mașini mai ușoare, mai sigure și mai adaptabile decât cele tradiționale. Astfel de roboți ar putea lucra alături de oameni, în medii extreme sau în sarcini de mare precizie, inclusiv în domeniul medical.
Deoarece materialul nu necesită electronice, energie sau senzori, acesta ar putea fi utilizat și în echipamente de protecție. Materialul granular poate absorbi energia sau se poate deforma controlat în cazul unor forțe bruște, reducând riscul de accidentare. Acesta reacționează instantaneu la viteza impactului, oferind un grad ridicat de protecție.
Viitorul materialelor granulare
Descoperirile evidențiază modul în care materiale granulare obișnuite pot fi transformate în sisteme inteligente, doar prin proprietățile lor mecanice. Cercetarea arată că orezul, un aliment de bază, poate sta la baza unei noi clase de materiale funcționale.
Studiul a fost publicat în revista Matter.
