Orezul, un aliment de bază la nivel mondial, demonstrează noi proprietăți mecanice care pot fi utilizate în dezvoltarea materialelor inteligente. Cercetările recente arată că, atunci când este supus unei presiuni rapide, boabele de orez devin mai slabe, în timp ce presiunile lente le păstrează rezistența. Descoperirea, publicată în revista Matter, deschide noi perspective în domeniul ingineriei materialelor și tehnologiei robotice.
Comportament neașteptat al orezului sub presiune
Cercetătorii au descoperit că orezul reacționează diferit în funcție de viteza cu care este supus presiunii. La viteze mari, boabele devin mai slabe, proces numit „înmuiere dependentă de viteză”. Acest fenomen este cauzat de scăderea frecării dintre boabe, ceea ce perturbă rețelele interne de forțe susținând sarcina. În schimb, la presiuni lente, orezul își păstrează stabilitatea și rezistența inițială.
Această proprietate neobișnuită a fost folosită pentru a crea noi materiale. Cercetători au combinat particule de orez cu materiale precum nisipul, cunoscut pentru rezistența crescută în cazul presiunilor rapide. Rezultatul este un material granular compozit care poate fi îndoit, deformat sau rigidizat în funcție de modul în care i se aplică forța.
Dezvoltarea unui metamaterial bazat pe proprietățile orezului
Echipa condusă de Universitatea din Birmingham a transformat această particularitate într-un principiu de proiectare. Fără a necesita electronice sau senzori, noul material poate răspunde automat în funcție de viteza impactului sau de modul de aplicare a forței. În loc să programeze o structură pentru anumite reacții, ei lasă fizica să decidă răspunsul—forțele rapide produc un comportament diferit față de cele aplicate lent.
Această tehnologie deschide calea către sisteme mai inteligente și mai adaptabile, bazate exclusiv pe proprietățile mecanice ale materialelor obișnuite. În particular, metamaterialele sensibile la viteză au potențialul de a revoluționa domeniile în care se cer materiale cu comportament variabil, înfuncție de situație.
Aplicații în robotică și protecție
Relevanța acestor descoperiri pentru domeniul roboticii și al echipamentelor de protecție este semnificativă. Roboții „moi”, cu structuri flexibile și auto-adaptabile, ar putea beneficia de pe urma materialelor care se rigidizează sau devin mai maleabile în funcție de impacte. Acestea ar permite robotilor să interacționeze mai sigur cu mediul înconjurător sau cu oamenii, în condiții extreme.
De asemenea, materialele sensibil la viteză pot fi folosite în elemente de protecție personală. Produsele care reacționează instantaneu la viteza impacturilor pot absorbi energia sau se pot deforma controlat, reducând riscul de leziuni în cazul unor accidente și oferind o protecție mai eficientă. Fără a fi nevoie de tehnologii electrice sau senzori, acestea reprezintă o alternativă simplă dar funcțională pentru echipamentele de siguranță.
În perioada următoare, cercetările vor persista pentru a integra aceste materiale în produse comerciale. Până în prezent, descoperirea este considerată o etapă majoră în înțelegerea comportamentului materialelor obișnuite și în aplicarea lor în tehnologii avansate. La data de 10 aprilie 2023, proiectul a fost prezentat oficial în cadrul unei conferințe internaționale, marcând un punct de pornire pentru dezvoltarea continuă a metamaterialelor sensibile la viteză.
