Orezul, un aliment obișnuit, a devenit recent subiectul unor descoperiri tehnologice surprinzătoare, relevate de cercetările publicate în revista Matter. Oechipă internațională coordonată de Universitatea Birmingham din Marea Britanie a demonstrat că modul în care acest material granular răspunde la presiune variată îl pot transforma într-un element cheie pentru dezvoltarea unor materiale și sisteme inteligente, fără utilizarea tehnologiei electronice.
Potrivit studiului, orezul reține un comportament diferit în funcție de viteza cu care este supus presiunii. La impacturi rapide, boabele de orez devin mai slabe, în timp ce la forțe aplicate lent, își păstrează rezistența. Această proprietate, numită „înmuiere dependentă de viteză”, poate părea neobișnuită, însă oferă noi perspective pentru inginerie și proiectare.
Proprietățile neașteptate ale orezului comprimat
Cercetătorii au descoperit că, dacă orezul este comprimat brusc, el tinde să devină mai slab, devenind vulnerabil sub presiune. În schimb, aplicarea forței lent produce un efect diferit, cu boabele păstrându-și mai bine structura. Fenomenul are legătură cu scăderea frecării dintre particule la viteze mari, ceea ce perturbă coeziunea rețelelor interne de forță.
Această proprietate nu doar că extrem de interesantă din punct de vedere științific, dar devine și un fundament pentru dezvoltarea unor materiale granulare cu comportament adaptabil, capabile de a se deforma sau rigidiza în funcție de modul în care sunt supuse forțelor. Folosind compozite de orez și nisip, cercetătorii au creat un material care reacționează diferit în funcție de viteza impactului, fără a recurge la senzori sau control electronic.
„Orezul, un aliment de bază la nivel global, poate sta la baza unei noi clase de materiale funcționale”, afirmă Mingchao Liu, unul dintre cercetători. Acest nou tip de material poate fi folosit în diverse domenii, de la inginerii la protecție personală, fără a necesita tehnologii costisitoare sau sisteme complexe de control.
De la materiale obișnuite la materiale inteligente
Transformarea materialelor tradiționale în sisteme inteligente reprezintă o direcție promițătoare. Prin exploatarea proprietăților mecanice ale materialelor granulare, cercetătorii pot crea structuri care reacționează în mod natural la diferite tipuri de forță. În cazul orezului comprimat, comportamentul său adaptiv este dictat doar de fizică, fără tehnologii avansate.
Această abordare simplifică procesul de proiectare, eliminând necesitatea de senzori, baterii sau sisteme electronice. Se poate avea astfel o structură care se deformează sau rigidizează diferit în funcție de viteza de impact, decizii în mod natural fiind luate de material în funcție de condițiile de solicitare.
Reprezentanții cercetării subliniază că această proprietate ar putea fi valorificată în domeniul roboților „moi”, care devin mai siguri și mai adaptabili. Roboți cu astfel de componente ar putea lucra în medii dificile sau alături de oameni, fiind mai ușori și mai flexibili decât structurile metalice tradiționale.
De asemenea, aceste materiale sensibile la viteză pot avea aplicații în echipamente de protecție anti-impact, unde se poate controla deformația în cazul unor socuri sau coliziuni. Fără elemente electronice, astfel de sisteme pot fi mai rezistente, mai ieftine și mai ușor de integrat în diverse dispozitive.
În viitor, cercetătorii intenționează să testeze aceste materiale în cadrul unor prototipuri de dispozitive și mașini, cu încercări programate pentru sfârșitul anului 2023, urmând să fie evaluate performanțele acestora în condiții reale de utilizare.
