Descubren propiedad inusual en el arroz y crean un material inteligente

El arroz, reconocido mundialmente como un alimento esencial, sorprendió a los científicos al revelar propiedades inusuales que podrían inspirar una nueva generación de materiales inteligentes. Investigadores de la Universidad de Birmingham demostraron que los granos de arroz compactados responden de manera inesperada bajo presión. Cuando son comprimidos lentamente, mantienen su resistencia, mientras que al ser apretados rápidamente, se debilitan significativamente. Este fenómeno, denominado "suavización por tasa", ha permitido a los científicos crear un nuevo material que podría utilizarse en robots suaves que ajustan automáticamente su rigidez y en equipos de protección que reaccionan de forma diferente según la intensidad del impacto.

El equipo internacional de investigación publicó sus hallazgos en la revista Matter. Los experimentos realizados mostraron que los granos de arroz, al estar bien compactados, responden de manera distinta dependiendo de la velocidad a la que se aplica la carga. A velocidades de carga más altas, el material se debilita notablemente. Este comportamiento ocurre porque la fricción entre los granos de arroz disminuye drásticamente cuando se aplican fuerzas rápidamente, lo que debilita las redes internas de fuerzas que normalmente soportan la carga.

Utilizando esta propiedad inusual, los investigadores desarrollaron un nuevo metamaterial, una estructura compuesta diseñada para exhibir comportamientos que no se encuentran en materiales naturales. Para construir este nuevo material, combinaron unidades granulares a base de arroz con materiales como arena, que se vuelven más fuertes cuando se someten a cargas rápidas. El resultado fue un metamaterial granular capaz de responder de manera diferente a movimientos lentos y a impactos repentinos.

El material puede doblarse, ceder o endurecerse de diversas maneras, todo sin la necesidad de electrónica, sensores o sistemas de control activos. Dr. Mingchao Liu, de la Universidad de Birmingham, comentó: "El arroz es conocido principalmente como un alimento básico, pero rara vez se asocia con la ingeniería avanzada. Nuestra investigación muestra que puede ser la base de una nueva clase de materiales funcionales. En lugar de tratar este fenómeno como una curiosidad, lo convertimos en un principio de diseño. Esto nos permitió crear un material que puede reaccionar de manera diferente bajo movimientos lentos y repentinos sin necesidad de electrónica o sensores".

Los investigadores resaltaron que este trabajo pone de manifiesto cómo los materiales granulares comunes pueden transformarse en sistemas diseñados que responden de manera inteligente a través de sus propias propiedades mecánicas. El metamaterial sensible a la velocidad podría abrir nuevas posibilidades en robótica suave. A diferencia de los robots metálicos tradicionales, los futuros sistemas construidos con estos materiales podrían ser más livianos, seguros y adaptables, siendo especialmente útiles para trabajar junto a personas y realizar tareas delicadas, como asistir en cirugías.

Además, el material podría tener aplicaciones en equipos de protección. Dado que puede responder de manera diferente según la velocidad de un impacto, podría absorber energía o deformarse de manera controlada durante una colisión, ayudando a reducir el riesgo de lesiones. Lo más importante es que estas respuestas ocurren sin la necesidad de electrónica, energía externa o sensores, lo que permite que el material se adapte automáticamente a las condiciones cambiantes.

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