Gạo và hành vi kỳ lạ dưới áp lực

Các nhà nghiên cứu phát hiện rằng khi bị nén nhanh, gạo trở nên yếu hơn; nhưng dưới áp lực chậm, nó vẫn giữ được độ bền. Hiện tượng này được gọi là “rate softening” – rất hiếm gặp ở hầu hết vật liệu. Nguyên nhân là ma sát giữa các hạt giảm mạnh khi tốc độ tăng, phá vỡ mạng lưới lực bên trong.

Dựa trên đặc tính này, nhóm nghiên cứu đã phát triển một loại “metamaterial” – vật liệu nhân tạo có thể biểu hiện hành vi mà vật liệu tự nhiên không có.

Tạo vật liệu hạt thông minh

Nhóm quốc tế do Đại học Birmingham dẫn đầu đã kết hợp hạt gạo với các vật liệu như cát – vốn mạnh hơn khi chịu lực nhanh. Kết quả là một vật liệu hạt tổng hợp có thể uốn cong, gập hoặc cứng lại tùy theo lực tác động nhanh hay chậm, mà không cần điện tử, cảm biến hay điều khiển chủ động.

Tiến sĩ Mingchao Liu cho biết:
“Gạo vốn được biết đến là lương thực, nhưng nghiên cứu của chúng tôi cho thấy nó có thể trở thành nền tảng cho một lớp vật liệu chức năng mới.”

Ứng dụng tiềm năng

Những metamaterial nhạy tốc độ này có thể mở ra nhiều ứng dụng:

• Robot mềm: nhẹ hơn, an toàn hơn, thích nghi tốt hơn so với thiết kế kim loại truyền thống.
• Hỗ trợ phẫu thuật: robot có thể thực hiện các thao tác chính xác trong môi trường phức tạp.
• Trang bị bảo hộ: phản ứng tức thì với tốc độ va chạm, hấp thụ năng lượng hoặc biến dạng có kiểm soát để giảm nguy cơ chấn thương.

Từ vật liệu thường ngày đến công nghệ tiên tiến

Phát hiện này cho thấy ngay cả những vật liệu quen thuộc như gạo cũng có thể được kỹ thuật hóa thành hệ thống thông minh, tận dụng chính đặc tính cơ học tự nhiên của chúng. Đây là bước tiến quan trọng trong việc phát triển vật liệu mới cho robot, y tế và thiết bị bảo hộ trong tương lai.