גילוי מדהים באורז שהופך אותו לחומר חכם שמשנה את כללי ההנדסה

גילוי מדעי חדש חושף התנהגות בלתי צפויה של אורז

גילה צוות בינלאומי בראשות אוניברסיטת ברמינגהם תכונה ייחודית בגרגרי האורז, שבה התנהגויותיו המכניות משתנות באופן בלתי צפוי תחת לחץ.

כאשר מופעל כוח איטי, האורז נשאר יציב וחזק, בעוד שלחץ מהיר מחליש אותו במקום להגביר את קשיחותו.

הפנomena "ריכוך מהירות" מסביר את חולשת האורז תחת לחץ מהיר

הסבירו החוקרים שהתופעה הזו ידועה בשם "ריכוך מהירות", והיא התנהגות שאינה שכיחה ברוב החומרים.

וזה קורה כתוצאה מהפחתת החיכוך בין גרגרי האורז במהירויות גבוהות, מה שמוביל להתפרקות של רשתות הכוחות הפנימיות שנותנות לחומר את יציבותו.

חדשנות חומרים על בסיס אורז ושילוב עם חול

הסתמכו המדענים על תכונה זו לפיתוח סוג חדש של "חומרים על", שהם חומרים המיועדים להציג תכונות שאינן קיימות בטבע.

וזה נעשה על ידי שילוב גרגרי האורז עם חומרים אחרים כמו חול, שמקבל קשיחות כאשר הוא נתון ללחץ מהיר.

חומרים חכמים שמתאימים את עצמם לכוח ללא אלקטרוניקה או חיישנים

שילוב זה הניב חומר גרגרי מורכב המסוגל לשנות את התנהגותו באופן אוטומטי, כאשר הוא יכול להתעקם או להתקשת או להתקשח בהתאם לאופן הפעלת הכוח, בין אם בצורה הדרגתית או פתאומית, מבלי צורך באלקטרוניקה או מערכות בקרה.

הצהרות החוקרים על המרת תופעה מוזרה לעקרון עיצוב

אמר ד"ר מינגצ'או ליו מאוניברסיטת ברמינגהם כי האורז ידוע כמזון בסיסי עולמי, אך נדיר שהוא מקושר להנדסה מתקדמת, והדגיש כי מחקר זה מראה את האפשרות להשתמש בו כבסיס לפיתוח חומרים פונקציונליים חדשים.

הוסיף כי הצוות לא התייחס לתופעה כמקרה מוזר, אלא הפך אותה לעקרון עיצוב, כאשר חוקי הפיזיקה קובעים את תגובת החומר: העומסים המהירים מייצרים התנהגות שונה מהעומסים האיטיים מבלי התערבות טכנית.

יישומים עתידיים ברובוטים גמישים ובסביבות קשות

ממצאי המחקר מצביעים על האפשרות להשתמש בחומרים אלה לפיתוח רובוטים גמישים קלים ובטוחים יותר בהשוואה לעיצובים המסורתיים.

כמו כן, הם יכולים לפעול ביעילות לצד בני אדם, ובסביבות קשות, או במשימות מדויקות כמו סיוע בניתוחים.

שימושים מבטיחים בציוד הגנה חכם

טכנולוגיה זו פותחת את הדרך לפיתוח ציוד הגנה מתקדם המגיב מיד למהירות הפגיעות, כאשר הוא יכול לספוג אנרגיה או לעוות בצורה מבוקרת, מה שעוזר להפחית את הסיכון לפציעות.

איך חומרים גרגריים מגדירים מחדש מערכות חכמות

מחקר זה מדגיש כיצד ניתן להפוך חומרים פשוטים כמו אורז למערכות חכמות המגיבות מכנית מבלי צורך באנרגיה או חיישנים, מה שמייצג צעד חשוב לעבר עיצוב חומרים עצמיים מתאימים בעתיד.