Orezul se transformă într-un material inovator cu aplicații în robotică și protecție

Bucățile de orez, un aliment de bază global, au dezvăluit o proprietate neașteptată. Când sunt supuse presiunii, boabele reacționează diferit în funcție de viteza cu care este aplicată forța. Această descoperire a deschis calea spre dezvoltarea unui nou tip de material, un „metamaterial” cu capacitatea de a-și schimba rigiditatea, deschizând noi perspective în domenii precum robotica „moale” și echipamentele de protecție.

Cercetătorii, conduși de Universitatea din Birmingham, au observat că orezul, comprimat rapid, devine mai slab, în timp ce sub o presiune lentă își menține rezistența. Această particularitate a fost exploatată pentru a crea un material granular compozit, capabil să se îndoaie, să se deformeze sau să se rigidizeze în funcție de modul în care este aplicată forța, fără a utiliza electronice, senzori sau sisteme de control active. Studiul a fost publicat în revista Matter.

Cum funcționează „metamaterialul” bazat pe orez

Echipa de cercetare a combinat boabele de orez cu alte materiale, precum nisipul, care devin mai rezistente la forțe rapide. Astfel, prin combinarea acestor proprietăți, au creat un material cu un comportament unic. Procesul de „înmuiere dependentă de viteză” joacă un rol crucial. Frecarea dintre boabele de orez scade odată cu viteza, perturbând rețelele interne de forțe care mențin structura.

„În loc să tratăm acest fenomen ca pe o simplă curiozitate, l-am transformat într-un principiu de proiectare. 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”, a explicat profesorul Mingchao Liu.

Aplicații practice: de la roboți „moi” la echipamente de protecție

Aceste metamateriale, sensibile la viteză, ar putea revoluționa domeniul roboților „moi”. Astfel de roboți ar putea fi realizați cu structuri mai ușoare și mai sigure decât cele tradiționale. Ei ar putea lucra alături de oameni, în medii extreme sau în sarcini de mare precizie, cum ar fi intervențiile chirurgicale.

De asemenea, materialul ar putea fi utilizat în echipamentele de protecție. Datorită capacității sale de a reacționa la viteza impactului, acesta ar putea absorbi energia sau se deforma controlat, reducând riscul de accidentare. Deoarece nu necesită electronice sau senzori, aceste materiale ar putea fi integrate în diferite produse cu ușurință.

Descoperirile evidențiază potențialul materialelor granulare comune de a evolua în sisteme inteligente. Cercetările continuă pentru a explora și optimiza aplicațiile acestui metamaterial inovator.

Sursa: Mediafax