Το ρύζι αδυνατίζει όταν συμπιέζεται γρήγορα αλλά παραμένει ισχυρό υπό αργή πίεση
Το ρύζι είναι από τα πιο σημαντικά τρόφιμα του πλανήτη, αλλά μια διεθνής ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου Birmingham ανακάλυψε ότι κρύβει και μια εντελώς απροσδόκητη ιδιότητα που δεν έχει καμία σχέση με τη διατροφή. Πυκνά στοιβαγμένοι κόκκοι ρυζιού συμπεριφέρονται ριζικά διαφορετικά ανάλογα με το πόσο γρήγορα ασκείται πίεση πάνω τους, καθώς όταν η δύναμη εφαρμόζεται αργά, οι κόκκοι παραμένουν σχετικά ισχυροί. Όταν εφαρμόζεται γρήγορα, αδυνατίζουν σημαντικά. Τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό περιοδικό Matter.
Αυτό το φαινόμενο, που οι ερευνητές ονομάζουν «rate softening», είναι εξαιρετικά σπάνιο στα υλικά και αντίθετο από ό,τι παρατηρείται στα περισσότερα. Η εξήγηση βρίσκεται στην τριβή, καθώς όταν οι δυνάμεις εφαρμόζονται γρήγορα, η τριβή μεταξύ των κόκκων ρυζιού μειώνεται απότομα, με αποτέλεσμα τα εσωτερικά δίκτυα δυνάμεων που συνήθως υποστηρίζουν το φορτίο να καταρρέουν. Αντίθετα, αργή πίεση δίνει χρόνο στα δίκτυα αυτά να αναδιοργανωθούν και να αντισταθούν.
Από το ρύζι στο εργαστήριο
Αντί να αντιμετωπίσουν το εύρημα ως απλή επιστημονική περιέργεια, οι ερευνητές το μετέτρεψαν σε αρχή σχεδιασμού. Συνδυάζοντας μονάδες βάσει ρυζιού με υλικά όπως η άμμος, που αντίθετα γίνεται ισχυρότερη υπό ταχεία φόρτωση, δημιούργησαν ένα νέο μεταϋλικό, δηλαδή ένα σύνθετο υλικό με ιδιότητες που δεν απαντώνται στη φύση. Το αποτέλεσμα είναι ένα υλικό που κάμπτεται, λυγίζει ή σκληραίνει διαφορετικά ανάλογα με το αν η δύναμη που δέχεται είναι αργή ή απότομη, και το κάνει αυτό χωρίς ηλεκτρονικά, αισθητήρες ή εξωτερικό έλεγχο. Η φυσική αποφασίζει: γρήγορη πρόσκρουση ενεργοποιεί μια συμπεριφορά, αργή κίνηση μια άλλη.
Οι πιθανές εφαρμογές κινούνται σε δύο κατευθύνσεις. Στη μαλακή ρομποτική, υλικά που αντιδρούν διαφορετικά στην ταχύτητα των κινήσεων θα μπορούσαν να δημιουργήσουν ρομπότ ελαφρύτερα, ασφαλέστερα και πιο προσαρμόσιμα από τα σημερινά μεταλλικά, κατάλληλα για εργασία δίπλα σε ανθρώπους ή για χειρουργικές εφαρμογές. Στον προστατευτικό εξοπλισμό, ένα υλικό που απορροφά ενέργεια διαφορετικά ανάλογα με την ταχύτητα της πρόσκρουσης θα μπορούσε να μειώσει σημαντικά τον κίνδυνο τραυματισμού σε ατυχήματα. Και σε κάθε περίπτωση, χωρίς να χρειάζεται ρεύμα.
