O caracteristică surprinzătoare a orezului oferă posibilitatea de a dezvolta o categorie inedită de materiale de inginerie, capabile să-și adapteze comportamentul în funcție de viteza la care forța este aplicată. Această investigație ar putea fi implementată imediat în roboții „moi” și în echipamentele de protecție inteligente.
Când este supus la presiune, orezul răspunde într-un mod neașteptat. Dacă este comprimat rapid, el devine mai slab, iar sub o presiune lentă își menține rezistența, relatează Scitechdaily, potrivit Mediafax.
Această descoperire ajută cercetătorii să creeze un material nou, care poate fi folosit în roboți „moi” cu rigiditate autoajustabilă, precum și în echipamente de protecție care se adaptează în timp real la viteza impactului.
Pornind de la acest fenomen, o echipă a proiectat un „metamaterial”, adică o structură concepută special pentru a avea proprietăți inexistente în natură.
Material care „decide” fără senzori
Într-un studiu apărut în revista Matter, un colectiv internațional condus de Universitatea din Birmingham a observat că boabele de orez, atunci când sunt compactate, răspund în mod diferit în funcție de viteza de aplicare a forței.
La viteze ridicate, materialul capătă slabitate printr-un proces numit „înmuiere dependentă de viteză”, un comportament rar întâlnit în majoritatea substanțelor. Acest lucru se datorheșz faptului că frecarea dintre particole scade odată cu creșterea vitezei, perturbând rețeaua internă de eforturi care, în mod normal, susține încărcarea.
Pentru a exploata acest efect, echipa a combinat particule pe bază de orez cu materiale precum nisipul, caredevine mai rezistent la solicitări rapide. Astfel, s-a obținut un material granular compozit care poate fi închis, deformat sau consolidat în baza modului în care forța este aplicată, încet sau brusc, fără a folosi electronice, senzori sau sisteme de control activate.
„Orezul este cunoscut în primul rând ca aliment de bază, dar rareori este asociat cu ingineria avansată. Cercetarea noastră arată că poate sta la baza unei noi clase de materiale funcționale”, a declarat Mingchao Liu.
„În loc să considerăm acest fenomen o simplă curiozitate, l-am transformat într-un principiu de proiectare. Această abordare ne-a permis să creăm un material care se poate închide, deforma sau rigidifica diferit în cazul mișcărilor lente față de șocurile bruște, fără electronice, senzori sau control activ. Nu spunem structurii cum să reacționeze, ci lăsăm fizica să decidă: forțele rapide declanșează un comportament, iar cele leneșe altul”, a adăugat cercetătorul.
Aplicații: roboți mai siguri și protecție adaptivă
Rezultatele demonstrează cum materialele granulare obișnuite pot fi transformate în sisteme care răspund inteligent, utilizând doar proprietățile lor mecanice.
Aceste metamateriale sensibile la viteză ar putea aduce progrese semnificative în domeniul roboților „moi”, permițând proiectarea unor mașini mai ușoare, mai sigure și mai adaptabile decât cele tradiționale din metal. Un astfel de robot ar putea interacționa mai eficient cu oamenii, în medii grele sau în sarcini de precizie, ca asistența în intervenții chirurgicale.
Deoarece materialul nu necesită componente electronice, energie sau senzori, ar putea fi utilizat și în echipamente de protecție care răspund instantaneu la viteza impactului. El poate absorbi energia sau se poate deforma controlat la forțe bruște, contribuind la reducerea accidentărilor.
