Orezul are un comportament neașteptat atunci când este supus presiunii, ceea ce a condus la dezvoltarea unor noi materiale cu aplicații diverse în inginerie. Conform unei publicații din revista Matter, cercetătorii au descoperit că boabele de orez reacționează diferit în funcție de viteza cu care se aplică forța. La viteze mari, materialul devine mai slab, un fenomen denumit „înmuiere dependentă de viteză”, pe când la presiuni lente își păstrează rezistența. Această proprietate a fost valorificată pentru a crea un nou tip de metamaterial, cu potențial în robotica și echipamentele de protecție, fără a fi necesare tehnologiile electronice sau sistemele de control active.
Studiile realizate de o echipă internațională condusă de University of Birmingham au demonstrat că boabele de orez, combinate cu materiale precum nisipul, pot forma un nou tip de material granular. Rezultatele indică faptul că, atunci când o presiune este aplicată rapid, frecarea dintre particule scade și rețelele interne de forțe ce susțin structura sunt perturbate. Astfel, materialul devine mai puțin solid, fiind mai predispus la deformații sau fragile. Pe de altă parte, dacă forța este exercitată lent, materialul își păstrează rigiditatea. Rezultatul acestei cercetări este un material compozit care, în mod natural, se adaptează la condițiile de presiune. Aceasta înseamnă că se poate deforma în mod controlat, ori se rigidizează fără a folosi tehnologii complexe. „Am transformat această proprietate într-un principiu de proiectare. La mișcări lente, materialul rămâne flexibil, iar la impacturi rapide devine mai rezistent sau mai flexibil, după caz”, explică Mingchao Liu, unul dintre cercetători.
Transformarea materialelor obișnuite în sisteme inteligente se bazează pe comportamentul lor fizic și pe dinamica frecării. În cazul de față, rezultatul obținut este un metamaterial sensibil la viteze, creat din particule de orez și nisip. Fără a utiliza electronice sau senzori, aceste structuri pot reacționa diferit în funcție de modul în care sunt supuse presiunii. Asemenea materiale pot fi utilizate pentru a produce roboți „moși” care se adaptează în funcție de mediul înconjurător. Pot deveni mai flexibili sau mai rigizi, în funcție de forțele aplicate, ceea ce le face utile în sarcini precise sau în medii extreme. În domeniul echipamentelor de protecție, astfel de metamateriale pot avea un rol important, reacționând instantaneu la vitezele impacturilor pentru a absobra energia sau pentru a se deforma controlat, reducând riscul de accidentări. Aplicabilitatea acestor materiale fără componente electronice este un avantaj major, permițând utilizarea lor în conditii dificile sau în situații unde consumul de energie trebuie minimizat. Cercetarea deschide perspective pentru dezvoltarea unor tehnologii de protecție mai eficiente și a unor roboți mai ușori, mai siguri și mai adaptați nevoilor variate. În acest moment, studiul de la University of Birmingham continuă, următorul pas fiind testarea acestor metamateriale în condiții reale, în colaborare cu parteneri din domeniul ingineriei și al roboticii industriale.Comportament mecanic diferit în funcție de viteza aplicată
De la orez la materiale inteligente pentru aplicații multiple
