كشف فريق بحثي دولي بقيادة جامعة برمنغهام عن تطوير مادة هندسية جديدة تعتمد على خصائص غير متوقعة لحبوب الأرز، ما يفتح المجال أمام تصنيع روبوتات لينة ومعدات حماية ذكية تتكيف مع ظروف الضغط والصدمات.

وأظهرت الدراسة المنشورة في مجلة Matter أن الأرز يصبح أضعف عند ضغطه بسرعة، لكنه يحافظ على قوته عند الضغط البطيء. وقد مكّن هذا الاكتشاف العلماء من تصميم مادة جديدة يمكن استخدامها لبناء روبوتات قادرة على تغيير صلابتها تلقائياً، إضافة إلى معدات حماية تتكيف مع سرعة التأثير. واستُخدمت هذه الخاصية لتطوير "مادة فائقة" مصممة هندسياً لإظهار سلوكيات لا يمكن تحقيقها في المواد الطبيعية.

صورة تعبيرية مولّدة بالذكاء الاصطناعي

وبيّن الباحثون أن استجابة حبيبات الأرز المكدسة تختلف بشكل كبير تبعاً لسرعة التحميل. ويُعرف ضعفها عند السرعات العالية بظاهرة "التليّن المرتبط بالسرعة"، وهي ظاهرة نادرة تحدث بسبب انخفاض الاحتكاك بين الحبيبات بسرعة، ما يضعف شبكات القوى الداخلية التي تدعم الحمل.

ولتعزيز خصائص المادة، جمع الفريق وحدات الأرز الحبيبية مع مواد مثل الرمل التي تزداد قوة تحت التحميل السريع، ما أدى إلى إنتاج مادة يمكنها الانحناء أو الانبعاج أو التصلّب بشكل مختلف بين الحركات البطيئة والصدمات المفاجئة، من دون الحاجة إلى إلكترونيات أو أجهزة استشعار أو تحكم نشط.

وأكد الباحثون أن هذا العمل يوضح كيف يمكن تحويل المواد الحبيبية اليومية إلى أنظمة هندسية تستجيب بذكاء عبر خصائصها الميكانيكية الذاتية. ومن شأن هذه المواد أن تمكّن تطوير روبوتات لينة أخف وأكثر أماناً وقدرة على التكيف، إلى جانب معدات حماية تتفاعل فوراً مع سرعة الصدمات لحماية المستخدمين من الإصابات.