Orezul, transformat în material inteligent: Cercetătorii descoperă un nou tip de metamaterial cu aplicații revoluționare

Orezul, un aliment de bază pentru milioane de oameni, ar putea fi în curând folosit pentru a crea roboți „moi” și echipamente de protecție inovatoare. Cercetătorii au descoperit că boabele de orez se comportă în mod neașteptat sub presiune, ceea ce a dus la dezvoltarea unui nou tip de material cu proprietăți unice. Studiul, publicat în revista Matter, deschide noi perspective în inginerie și robotică.

Echipa internațională, coordonată de Universitatea din Birmingham, a constatat că orezul compactat reacționează diferit în funcție de viteza cu care este aplicată forța. Dacă este comprimat rapid, devine mai slab, dar își păstrează rezistența sub o presiune aplicată lent. Această descoperire a permis crearea unui „metamaterial”, o structură proiectată special pentru a avea comportamente neobișnuite.

Cum funcționează metamaterialul pe bază de orez

La viteze mari, materialul devine mai slab prin „înmuiere dependentă de viteză”, un fenomen rar întâlnit la majoritatea materialelor. Acest lucru se datorează scăderii frecării dintre boabe, care perturbă rețelele interne de forțe. Pentru a exploata acest efect, cercetătorii au combinat boabele de orez cu materiale precum nisipul, care devin mai rezistente la forțe rapide. Rezultatul este un material granular compozit care se poate îndoi, deforma sau rigidiza în funcție de modul în care este aplicată forța.

„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 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 potențiale în robotică și protecție

Aceste metamateriale sensibile la viteză ar putea revoluționa domeniul roboților „moi”. Astfel de roboți ar putea fi mai ușori, mai siguri și mai adaptabili decât cei tradiționali din metal. Ei ar putea lucra mai eficient alături de oameni, în medii extreme sau în sarcini de mare precizie, cum ar fi intervențiile chirurgicale. Deoarece materialul nu necesită electronice, energia sau senzori, acesta ar putea fi folosit și în echipamente de protecție care reacționează instantaneu la viteza impactului.

Un alt avantaj major este că materialul, fiind derivat din orez, este relativ ieftin și ușor de obținut. Spre deosebire de tehnologiile tradiționale pentru echipamentele de protecție, nu necesită componente complexe sau surse de alimentare externe. Ar putea absorbi energia sau se poate deforma controlat în cazul unor forțe bruște, contribuind la reducerea riscului de accidentare.

Cercetătorii spun că următoarea etapă este să testeze metamaterialul în diverse aplicații practice. Ei speră că această tehnologie va fi disponibilă pentru utilizare generală în următorii ani.