Orezul, un material surprinzător: Reacționează diferit la presiune, deschizând drumul roboților „moi”
Orezul, alimentul de bază pentru miliarde de oameni, ar putea revoluționa ingineria materialelor și robotica. Cercetătorii au descoperit o proprietate neașteptată a boabelor de orez: comportamentul lor la presiune. Dacă sunt comprimate rapid, devin mai puțin rezistente. Însă, sub o presiune lentă, își păstrează rezistența. Descoperirea deschide noi posibilități în dezvoltarea roboților „moi” și a echipamentelor de protecție inteligente.
Astfel, oamenii de știință au creat un nou tip de „metamaterial”. Aceasta înseamnă o structură special concepută pentru a avea comportamente care nu se regăsesc în mod natural. Studiul, publicat în revista Matter, a fost realizat de o echipă internațională coordonată de Universitatea din Birmingham.
Un material care „gândește” fără electronice
Echipa de cercetare a descoperit că boabele de orez compactate reacționează diferit în funcție de viteza cu care este aplicată forța. La viteze mari, materialul devine mai slab, printr-un proces numit „înmuiere dependentă de viteză”. Fenomenul este neobișnuit pentru majoritatea materialelor. Are loc deoarece frecarea dintre boabe scade odată cu viteza, perturbând rețelele interne de forțe. Acestea ar trebui să susțină sarcina.
Pentru a valorifica acest efect, echipa a combinat particule pe bază de orez cu materiale, precum nisipul, care devin mai rezistente când sunt supuse unor forțe rapide. Rezultatul este un material granular compozit care se poate îndoi sau rigidiza în funcție de modul în care forța este aplicată. Practic, nu folosește electronice, senzori sau sisteme de control activ.
Unul dintre cercetătorii implicați, Mingchao Liu, a declarat: „Orezul este cunoscut în primul rând ca aliment de bază la nivel global, dar rar este asociat cu ingineria avansată. Cercetarea noastră arată că poate sta la baza unei noi clase de materiale funcționale.”
Aplicații în roboți și echipamente de protecție
Descoperirile pot transforma materiale granulare obișnuite în sisteme care reacționează inteligent, utilizând doar proprietățile lor mecanice. Aceste metamateriale sensibile la viteză ar putea conduce la progrese importante în domeniul roboților „moi”. Se pot dezvolta mașini mai ușoare, mai sigure și mai adaptabile decât cele tradiționale din metal. Acești roboți ar putea lucra mai eficient alături de oameni, în medii extreme sau în sarcini de mare precizie.
Deoarece materialul nu necesită electronice, energie sau senzori, acesta poate fi folosit și în echipamente de protecție. Vor reacționa instantaneu la viteza impactului, absorbind energia. Astfel pot ajuta la reducerea riscului de accidentare.
Cercetările au fost finanțate de Consiliul de Cercetare în Inginerie și Științe Fizice (EPSRC) din Regatul Unit și Uniunea Europeană prin programul său de cercetare și inovare Horizon 2020.
