Orezul, un aliment de bază pentru miliarde de oameni, se dovedește a fi un material surprinzător de ingenios. Cercetătorii au descoperit că boabele de orez se comportă în mod neașteptat sub presiune, ceea ce deschide calea către dezvoltarea unor materiale inovatoare, cu aplicații potențiale în domeniul roboticii și al echipamentelor de protecție. Studiul a fost publicat în revista Matter și a fost coordonat de Universitatea din Birmingham.
Un material cu proprietăți neașteptate
Conform cercetărilor, orezul supus unei comprimări rapide devine mai slab, în timp ce sub o presiune aplicată lent își păstrează rezistența. Acest comportament neobișnuit a condus la crearea unui nou tip de „metamaterial”, o structură special concepută pentru a avea proprietăți care nu se regăsesc în mod natural. Echipa internațională de cercetători a demonstrat că boabele de orez compactate reacționează diferit în funcție de viteza cu care este aplicată forța. La viteze mai mari, materialul devine mai slab, un fenomen numit „înmuiere dependentă de viteză”.
Acest efect neobișnuit se datorează scăderii frecării dintre boabe odată cu creșterea vitezei, ceea ce perturbă rețelele interne de forțe care, în mod normal, susțin sarcina. Pentru a valorifica această proprietate, cercetătorii au combinat particule pe bază de orez cu materiale precum nisipul, care devin mai rezistente la forțe rapide. Rezultatul este un material granular compozit care poate fi îndoit, deformat sau rigidizat în funcție de modul în care este aplicată forța.
Aplicații în robotică și protecție
Aceste metamateriale sensibile la viteză ar putea revoluționa domeniul roboților „moi”, permițând dezvoltarea unor mașini mai ușoare, mai sigure și mai adaptabile decât cele tradiționale. Astfel de roboți ar putea lucra eficient alături de oameni, în medii dificile sau în sarcini de mare precizie, cum ar fi asistența în intervențiile chirurgicale.
Deoarece acest material nu necesită electronice, energie sau senzori, el ar putea fi utilizat și în echipamente de protecție care reacționează instantaneu la viteza impactului. Acesta ar putea absorbi energia sau să se deformeze controlat în cazul unor forțe bruște, reducând riscul de accidentare.
Dezvoltarea depășește granițele gastronomiei
„Orezul este cunoscut în primul rând ca aliment de bază la nivel global, dar rareori este asociat cu ingineria avansată. Cercetarea noastră arată că poate sta la baza unei noi clase de materiale funcționale”, a declarat profesorul Mingchao Liu. „În loc să tratăm acest fenomen ca pe o simplă curiozitate, l-am transformat într-un principiu de proiectare.”
Descoperirile echipei de la Universitatea din Birmingham demonstrează utilizarea proprietăților mecanice ale materialelor granulare pentru crearea unor sisteme cu răspuns inteligent. Noua abordare a cercetătorilor ar putea oferi oportunități considerabile de dezvoltare în diverse domenii, de la robotică la industria de securitate personală.
