Как рис меняет прочность: метаматериал, реагирующий на скорость удара

Как сообщает НВ — Техно: 11 июня вышло исследование, посвященное необычному поведению плотно уложенных рисовых зерен под нагрузкой. Ученые выяснили: реакция этого материала напрямую связана с тем, как быстро прикладывается сила. Если сжимать его медленно, он становится крепче, а при резком ударе - теряет прочность из-за падения трения.

Необычные свойства рисовой упаковки

Эксперименты показали, что при медленном сжатии зерна сохраняют форму и остаются устойчивыми, но внезапный удар приводит к ослаблению структуры. Это явление получило название «снижение скоростного трения»: трение между отдельными зернами резко уменьшается, а внутренние силовые цепочки, которые обычно держат нагрузку, мгновенно разрушаются.

Создание композитного метаматериала

На основе этих данных инженеры объединили гранулы риса с другими сыпучими веществами, например песком. В результате получился уникальный композитный метаматериал, способный самостоятельно изгибаться, деформироваться или твердеть в зависимости от ситуации - без использования микросхем, датчиков или батареек.

Доктор Минчао Лю из Бирмингемского университета поясняет: «Вместо того чтобы программировать устройство электронно, ученые позволили законам физики принимать решения за него: быстрые нагрузки запускают одну реакцию материала, а медленные - совершенно другую».

Новая технология открывает широкие перспективы. Она может найти применение в мягкой робототехнике, медицине и даже при проведении сложных хирургических операций. Кроме того, рисовый метаматериал отлично подходит для создания защитной экипировки - как спортивной, так и военной. Для русскоязычной аудитории стоит отметить, что подобные разработки особенно актуальны в условиях поиска альтернатив традиционным электронным системам управления.

Исследование подчеркивает, насколько важны физические свойства материалов при создании новых технологий. Использование природных компонентов, таких как рис, может стать основой для инноваций в инженерии и медицине. Дальнейшие работы в этом направлении способны привести к появлению адаптивных защитных систем, которые реагируют на изменение нагрузок без участия электроники.