Orezul, cunoscut în principal ca aliment de bază, a devenit recent subiectul unor cercetări avansate ce deschid noi perspective în domeniul ingineriei materialelor. Descoperirea specifică legată de comportamentul acestui ingredient obișnuit atunci când este supus presiunii a dus la crearea unui nou tip de material conștient de viteza aplicată și capabil să se adapteze în mod diferit, contribuind la dezvoltarea de tehnologii mai inteligente și sigure.
Proprietăți neașteptate ale orezului în investigarea materialelor inteligente
Cercetătorii au descoperit că boabele de orez reacționează diferit în funcție de viteza cu care este exercitată forța asupra lor. La viteze mari, acestea devin mai slabe, fenomen numit „înmuiere dependentă de viteză”. În schimb, la viteze lente, orezul își păstrează rezistența, fapt care contrastează cu comportamentul natural al majorității materialelor. Acest fenomen surprinde prin faptul că frecarea dintre boabe se reduce semnificativ odată cu creșterea vitezei de aplicare a forței.
Folosirea acestui comportament pentru valorificare a fost o provocare pentru cercetători, însă au reușit să creeze un nou tip de „metamaterial”. Acest material granular, obținut din particule de orez și nisip, are capacitatea de a se deforma, de a se îndoi sau de a se rigidiza în funcție de modul în care este supus la presiune. Noile structuri au avantajul de a funcționa fără necesitatea utilizării electronicii, senzilor sau sistemelor de control active.
Transformarea materialelor obișnuite în sisteme inteligente
Proprietățile descoperite permit transformarea materialelor granulare obișnuite în sisteme cu comportament adaptativ, care reacționează în funcție de viteza aplicată. Prin abordarea „prin fizică”, fără implicarea unor mecanisme externe, aceste materiale pot avea aplicații diverse, în special în domeniul roboticii și protecției.
De exemplu, roboții „moi” pot fi accesați cu un nivel mai înalt de siguranță, fiind mai ușori și mai flexibili. Aceștia pot opera în medii extreme sau în situații ce necesită o manevrare delicată, cum ar fi intervențiile chirurgicale sau sarcinile de asistență. În plus, materiali adaptivi precum cel dezvoltat pot fi folosiți în crearea de echipamente de protecție care reacționează instantaneu la impacturi rapide, reducând astfel riscul de leziuni.
Fără a necesita surse de energie sau algoritmi de control, aceste materiale sensibile la viteză pot absorbi energia impactului sau pot deforma controlat pentru a atenua forțele de șoc. O astfel de tehnologie simplă tehnologic, dar avansată în comportament, poate schimba modul în care proiectăm și utilizăm echipamentele de siguranță și robotică.
Folosirea orezului ca exemplu în cercetare a demonstrat că, dincolo de domeniul alimentar, aceste particule pot avea un rol major în inginerie. Mingchao LIU, unul dintre cercetători, a declarat: „Orezul este cunoscut în primul rând ca aliment de bază la nivel global, dar rareori este asociat cu ingineria avansată. Cercetarea noastră arată că poate sta la baza unei noi clase de materiale funcționale.”
Pe măsură ce aceste descoperiri sunt puse în practică, se așteaptă ca progresele în domeniul roboților moale și al echipamentelor de protecție să devină din ce în ce mai evidente. În următorii doi ani, universitatea din Birmingham intenționează să testeze primele prototipuri de structuri inteligente, bazate pe aceste materiale, în condiții reale de aplicare.
