Международная группа ученых под руководством Бирмингемского университета обнаружила, что рис можно использовать для разработки умных материалов нового поколения. Исследователи выяснили, что плотно упакованные рисовые зерна ведут себя необычно под давлением: при медленном сжатии они сохраняют прочность, но при быстром, наоборот, становятся менее прочными. Результаты работы опубликованы в журнале Matter.
Этот эффект, известный как «скоростное разупрочнение», редко встречается в других материалах. Физики установили, что он возникает из-за резкого снижения трения между отдельными зернами при быстром приложении силы. В результате ослабевают внутренние силовые цепи, которые обычно помогают структуре выдерживать нагрузку.
На основе этого открытия команда создала новый метаматериал, объединив гранулы риса с материалами, которые ведут себя противоположным образом, например с песком, – он становится прочнее при быстрой нагрузке. Получившийся композит способен по-разному реагировать на медленные движения и резкие удары – изгибаться, деформироваться или становиться жестче без какой-либо электроники, датчиков или систем управления. По словам ученых, физические законы сами определяют реакцию материала в зависимости от скорости воздействия.
Разработка может найти применение в мягкой робототехнике. Роботы из такого материала будут легче, безопаснее и смогут лучше адаптироваться к задачам, в том числе при работе рядом с людьми или в ходе хирургических операций. Другая потенциальная область – защитное снаряжение, которое сможет по-разному поглощать энергию удара в зависимости от его скорости, снижая риск травм. Важным преимуществом является то, что материал адаптируется к условиям автоматически, не требуя внешних источников питания.
