Звичайна крупа як основа інженерії. Учені відкрили унікальну фізичну властивість рису
Щільно упаковані рисові зерна демонструють унікальну реакцію під тиском (Фото: unsplash)
Міжнародна група дослідників під керівництвом Бірмінгемського університету виявила дивовижну фізичну властивість звичайного рису, яка надихнула їх на створення нового покоління інтелектуальних метаматеріалів.
Експерименти показали, що щільно упаковані рисові зерна демонструють унікальну реакцію під тиском, яка повністю залежить від швидкості прикладання сили. Під час повільного стискання зерна тримають форму і залишаються міцними, а от у разі раптового та швидкого удару матеріал, навпаки, слабшає.
Результати цієї роботи було опубліковано в науковому журналі Matter.
Це рідкісне явище вчені називають «зниженням швидкості тертя». Фізичні вимірювання довели, що за умови миттєвого удару рівень тертя між окремими рисовими зернами стрімко падає, внаслідок чого внутрішні силові ланцюжки, які зазвичай утримують навантаження, миттєво руйнуються. Використавши цей парадокс як базовий принцип проєктування, інженери об'єднали гранульовані частинки на основі рису з іншими матеріалами (наприклад, піском, який навпаки твердне від швидкості). У результаті вони створили унікальний композитний метаматеріал, здатний по-різному реагувати на механічні подразники.
Головна цінність розробки полягає в тому, що цей матеріал може самостійно згинатися, деформуватися або затвердівати залежно від ситуації, роблячи це без використання мікросхем, датчиків чи акумуляторів.
За словами доктора Мінчао Лю з Бірмінгемського університету, замість того, щоб програмувати конструкцію електронно, учені дозволили законам фізики ухвалювати рішення за пристрій: швидкі навантаження запускають один тип поведінки матеріалу, а повільні — зовсім інший.
Нова технологія відкриває великі перспективи для розвитку м’якої робототехніки. На відміну від важких металевих машин, майбутні роботи з таких матеріалів будуть легшими й безпечнішими для людей, що дозволить використовувати їх у медицині та під час складних хірургічних операцій. Крім того, рисовий метаматеріал є ідеальним для створення спортивного й військового захисного спорядження: під час зіткнень воно зможе контрольовано поглинати енергію удару, адаптуючись до зовнішніх умов у реальному часі та суттєво знижуючи ризик травмування.
