Orezul, un aliment de bază pentru milioane de oameni, se dovedește a fi un material surprinzător de complex, cu potențialul de a revoluționa ingineria materialelor. Cercetătorii au descoperit că boabele de orez se comportă în mod neașteptat sub presiune, deschizând calea pentru dezvoltarea unor materiale inteligente, capabile să-și adapteze rigiditatea și să reacționeze diferit în funcție de viteza impactului.
Această descoperire, realizată de o echipă internațională coordonată de Universitatea din Birmingham, ar putea duce la progrese semnificative în domeniul roboților „moi” și în echipamentele de protecție. Studiul a fost publicat în revista Matter.
Cum funcționează „magia” orezului
Cercetătorii au constatat că, sub presiune, orezul reacționează în moduri diferite în funcție de viteza forței aplicate. Dacă este comprimat rapid, materialul devine mai slab, un fenomen numit „înmuiere dependentă de viteză”. Aceasta se întâmplă din cauza scăderii frecării dintre boabe la viteze mari, ceea ce perturbă rețelele interne de forțe care mențin structura. În schimb, sub o presiune lentă, orezul își păstrează rezistența.
Pentru a exploata această proprietate, echipa de cercetare a creat un nou tip de „metamaterial”, combinând orezul cu alte materiale, cum ar fi nisipul, care devin mai rezistente sub forțe rapide. Rezultatul este un material compozit care se poate îndoi sau rigidiza în funcție de modul în care forța este aplicată – brusc sau treptat – fără a utiliza 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 MINGCHAO LIU, unul dintre cercetătorii implicați în studiu. „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, fără electronice, senzori sau control activ.”
Aplicații inovatoare în roboți și echipamente de protecție
Această descoperire deschide noi orizonturi în ingineria materialelor. Noile metamateriale sensibile la viteză ar putea fi utilizate în dezvoltarea roboților „moi”, care ar putea interacționa mai eficient cu oamenii și ar putea fi folosiți în medii dificile sau în sarcini de mare precizie. Roboții „moi” ar putea fi mai ușori, mai siguri și mai adaptabili decât roboții tradiționali din metal.
De asemenea, orezul modificat ar putea fi integrat în echipamente de protecție care reacționează instantaneu la viteza impactului, absorbind energia sau deformându-se controlat în cazul unor forțe bruște. Acest lucru ar contribui la reducerea riscului de accidentare, fără a fi nevoie de tehnologii complicate.
Materialele granulare obișnuite pot fi transformate în sisteme inteligente, demonstrând potențialul orezului dincolo de rolul său alimentar.
