Na první pohled jde o naprosto obyčejnou surovinu, která patří do každé kuchyně. Jenže právě rýže se stala základem objevu, který může změnit způsob, jakým se navrhují moderní materiály. Mezinárodní tým vědců přišel na to, že se zrna rýže chovají pod tlakem úplně jinak, než by člověk čekal.

Při pomalém stlačování si rýže zachovává pevnost. Jakmile ale tlak přijde rychle, její struktura paradoxně slábne. Tento jev, označovaný jako „rate softening“, není u běžných materiálů typický. Většina látek totiž naopak při rychlém zatížení tuhne.

Za tímto chováním stojí tření mezi jednotlivými zrny. Při vyšších rychlostech se tření výrazně snižuje a narušuje se vnitřní síť sil, která materiál drží pohromadě. Jinými slovy, rýže přestane fungovat jako pevný celek a začne se rozpadat na úrovni interakcí mezi zrny.

Materiál, který se přizpůsobí bez elektroniky

Právě tato vlastnost inspirovala vědce k vytvoření zcela nového typu takzvaného metamateriálu. Jde o uměle navrženou strukturu, která se nechová jako běžné materiály v přírodě. V tomto případě se podařilo vytvořit směs, která dokáže měnit své vlastnosti podle toho, jak rychle na ni působí síla.

Výzkumníci zkombinovali rýži s dalšími částicemi, například s pískem, který se naopak při rychlém zatížení zpevňuje. Výsledkem je materiál, který může být měkký a poddajný při pomalém pohybu, ale při nárazu reaguje úplně jinak. Může ztuhnout, deformovat se nebo naopak absorbovat energii.

Zásadní je, že to všechno probíhá bez jakékoliv elektroniky. Žádné senzory, čipy, a vlastně ani řízení. Materiál reaguje čistě na základě fyzikálních zákonů. To výrazně zjednodušuje jeho použití a zároveň zvyšuje spolehlivost.

Kde by se mohl objevit v praxi

Možnosti využití jsou překvapivě široké. Jednou z hlavních oblastí je takzvaná měkká robotika. Právě tam je potřeba, aby se materiály dokázaly přizpůsobit prostředí, byly bezpečné pro kontakt s lidmi a zároveň dostatečně pevné, když je to potřeba.

Takové materiály by mohly najít uplatnění i v medicíně, například u robotických nástrojů pro jemné zákroky. Další oblastí je ochranné vybavení. Představte si helmu nebo chránič, který je při běžném pohybu pohodlný a pružný, ale při nárazu okamžitě změní své vlastnosti a lépe ochrání tělo.

Výhodou je také jednoduchost. Absence elektroniky znamená menší riziko poruchy, nižší hmotnost a potenciálně i nižší výrobní náklady...