Orezul, un aliment de bază în întreaga lume, demonstrează acum un comportament neașteptat atunci când este supus la presiune, fiind utilizat pentru dezvoltarea unor materiale inovatoare. Dacă este comprimat rapid, devine mai fragil, dar în cazul în care presiunea este aplicată lent, boabele își păstrează rezistența. Această proprietate surprinzătoare a fost descoperită de cercetători și poate avea implicații semnificative în domeniul ingineriei și tehnologiei.
Orezul și comportamentul său în funcție de viteza de aplicare a presiunii
Un studiu recent publicat în revista Matter dezvăluie că boabele de orez reacționează diferit la presiuni aplicate în mod diferit. La viteze mari, materialul devine mai slab printr-un fenomen denumit „înmuire dependentă de viteză” sau „rate softening”. Acest proces neobișnuit se explică prin reducerea frecării dintre boabe, ceea ce perturba rețelele interne de forțe ce susțin structura.
Cercetătorii de la University of Birmingham au descoperit că frecarea dintre particulele de orez scade considerabil odată cu creșterea vitezei de aplicare a forței, ceea ce duce la o reducere a rezistenței materialului în condiții de impact rapid.
Crearea unui material granular inteligent și adaptabil
Pentru a valorifica această reacție, cercetătorii au combinat particule bazate pe orez cu alte materiale, precum nisipul, care devin mai rezistente în cazul aplicării forțelor rapide. Rezultatul a fost un nou tip de material granular compozit, capabil să se deformeze, să se îndoaie sau să se rigidizeze în funcție de modul în care se aplică presiunea.
„Orezul, deși cunoscut ca aliment de bază, poate sta la baza unor materiale avansate din punct de vedere ingineresc”, a declarat Mingchao Liu. El a explicat că acest concept transformă un fenomen fizic aparent simplu într-un principiu de proiectare, permițând materialului să răspundă diferit la presiuni lente sau bruște, fără a fi nevoie de sisteme electronice sau senzori.
Liu a subliniat că, în loc să controleze structura prin tehnologii active, fizica pune la dispoziție reguli care determină comportamentul materialelor. Astfel, în cazul forțelor rapide, aceste materiale reacționează diferit față de cele aplicate lent, oferind un anumit grad de “inteligență” mecanică.
Potencialul acestor descoperiri în domenii precum robotica și echipamentele de protecție
Transformarea materialelor obișnuite în sisteme care reacționează intuitiv devine posibilă datorită acestei proprietăți. Se preconizează că astfel de metamateriale sensibile la viteză vor avea aplicații semnificative, în special în robotică și în echipamentele de protecție care trebuie să răspundă rapid la impacturi.
Razvan Popescu, unul dintre cercetători, a explicat că fără a folosi tehnologii complicate, aceste materiale pot absorbi energia unui șoc sau se pot deforma în mod controlat, reducând riscul de accidentare. În plus, avantajul major este că aceste sisteme nu necesită consum de energie electrică sau senzori, fiind autonome din punct de vedere mecanic.
Astfel, roboții „moi”, capabili să ajusteze automatic rigiditatea în funcție de mediul de lucru, ar putea fi dezvoltați pentru utilizări diverse. De la intervenții chirurgicale minuscule, unde flexibilitatea și adaptabilitatea sunt esențiale, până la echipamente de protecție pentru medii extreme, aceste materiale ridică perspectiva unei tehnologii „auto-reglante” bazate pe comportamentul lor fizic.
Unul dintre inițiatorii studiului a declarat că această cercetare deschide calea către dezvoltarea unor sisteme mecanice inteligente, care folosesc doar proprietățile lor naturale pentru a răspunde mediului, fără a fi nevoie de control electronic avansat. Anunțul oficial al proiectului de cercetare a fost făcut pe 15 februarie, 2023, iar rezultatele pot influența semnificativ evoluția tehnologică în următorii ani.
