Cercetări recente au descoperit că orezul, un aliment de bază la scară globală, posedă o proprietate inedită care poate fi utilizată în dezvoltarea unor materiale inteligente, fără a fi nevoie de tehnologii electronice sau senzori. În cazul aplicării rapide a presiunii, orezul devine mai slab, în timp ce presiunea lentă îi permite să-și păstreze rezistența, un fenomen care poate fi valorificat pentru crearea unor structuri de material adaptabile.
Proprietate neașteptată a orezului și aplicațiile sale
O echipă internațională, coordonată de Universitatea din Birmingham, a descoperit că boabele de orez reacționează diferit în funcție de viteza cu care este aplicată forța. La viteze mari, acestea devin mai fragede, fenomen cunoscut sub numele de „înmuiere dependentă de viteză”. Cauza acestui comportament se află în reducerea frecării dintre boabe, lucru care perturbă rețelele interne de forțe și alterează susținerea sarcinilor.
Rezultatul acestei descoperiri a fost crearea unui „metamaterial” dezvoltat pentru a avea comportamente neconvenționale, în special pentru structuri care răspund diferit la viteze diferite de aplicare a presiunii. O astfel de structură simplă, formată din particule de orez combinate cu nisip, poate deveni mai rigidă sau mai flexibilă, în funcție de modul în care este supusă presiunii, fără a fi nevoie de control electronic sau de senzori.
Mingchao Liu, cercetător implicat în proiect, afirmă: „Cercetarea noastră arată că orezul, adesea considerat doar ca aliment, poate sta la baza unei noi clase de materiale funcționale.” Această abordare inovativă se bazează pe principii fizice, lasând comportamentul materialului să fie dictat de viteza impactului.
Impactul asupra tehnologiei și a echipamentelor de protecție
Transformarea ordonată a materialelor granulare în sisteme inteligente deschide perspective pentru domeniul roboticii și al echipamentelor de protecție. Materialele dezvoltate pot răspunde instantaneu la forțele bruște, fiind capabile să absorbe energia sau să se deformeze controlat fără necesitatea de electronică sau senzori speciale.
Datorită acestei proprietăți, roboți „moși” ar putea deveni mai ușori și mai adaptați, oferind o mobilitate sporită și siguranță în medii extreme sau în intervenții chirurgicale delicate. În plus, echipamentele de protecție ar putea reacționa în timp real la impacturi, reducând riscul de accidente grave sau de leziuni.
De exemplu, în cazul impacturilor violente, materialul își schimbă rigiditatea instantaneu, răspunzând condiției de forță și viteză. Absența componentelor electronice sau boților de control face aceste materiale mai simple, dar extrem de eficiente în anumite contexte.
Perspective de dezvoltare și viitorul materialelor inteligente
Descoperirea care a stârnit interesul cercetătorilor evidențiază potențialul de a transforma materiale obișnuite, precum orezul și nisipul, în componente pentru tehnologii avansate. În timp ce aceste metamateriale pot fi utilizate pentru structuri adaptive, flexibile, sau pentru echipamente de protecție, cercetările continuă pentru a înțelege pe deplin limitele și aplicațiile acestor structuri.
Planurile de cercetare continuă și presupun dezvoltarea unor prototipuri funcționale, cu punctul de pornire în această descoperire, confirmată în studiul publicat în revista Matter, din 2023. La data de 10 martie, 2023, echipa de cercetare a anunțat progrese semnificative în procesul de integrare a acestor materiale în sisteme reale, cu scopul de a testa performanțele în mediul extern.
