EN
في اكتشاف علمي لافت، كشف باحثون عن خاصية ميكانيكية غير مألوفة في حبوب الأرز يمكن أن تحدث تحولا كبيراً في عالم المواد الهندسية والروبوتات المرنة.
حيث أنها تعد خاصية غير متوقعة في حبوب الأرز تمكن العلماء من تصميم مواد تستجيب لسرعة الضغط دون إلكترونيات فقد تبين أن الأرز يتصرف بطريقة عكس المتوقع تحت الضغط؛ إذ يضعف عند التعرض لضغط سريع، بينما يحتفظ بصلابته عند الضغط البطيء.
ونشرت النتائج عبر موقع SciTechDaily نقلا عن دراسة علمية في دورية Matter، حيث نجح فريق بحثي دولي بقيادة University of Birmingham في توظيف هذه الظاهرة لتطوير نوع جديد من «المواد الفائقة»؛ وهي هياكل مصممة هندسيا لإظهار سلوكيات غير موجودة في المواد الطبيعية.
سلوك معاكس لقوانين المواد التقليدية
أوضح الباحثون أن حبوب الأرز المتراصة بإحكام تظهر استجابة مختلفة تماما بحسب سرعة القوة المؤثرة عليها.
فعند السرعات العالية، يحدث ما يُعرف بظاهرة «تليين السرعة»، حيث يقل الاحتكاك بين الحبوب بشكل ملحوظ، مما يؤدي إلى إضعاف شبكة القوى الداخلية التي تمنح المادة تماسكها.
وتُعد هذه الظاهرة نادرة في معظم المواد المعروفة، التي عادة ما تزداد صلابة تحت الصدمات السريعة.
مادة حبيبية «ذكية» دون حساسات
لاستثمار هذه الخاصية، دمج الباحثون حبوب الأرز مع مواد حبيبية أخرى مثل الرمل، الذي يُظهر سلوكا معاكسا ويتمتع بصلابة أكبر عند التعرض للأحمال السريعة.
والنتيجة كانت مادة مركبة قادرة على الانحناء أو التصلب أو التقوس تلقائيا وفقا لطبيعة القوة المؤثرة، دون الحاجة إلى أجهزة استشعار أو أنظمة تحكم أو حتى مصدر طاقة.
وقال الدكتور مينغتشاو ليو، الباحث في University of Birmingham، إن هذا الاكتشاف يحول ظاهرة فيزيائية غريبة إلى مبدأ تصميم هندسي، يتيح تطوير مواد تستجيب ذاتيا للظروف الميكانيكية المحيطة بها.
تطبيقات واعدة في الروبوتات ومعدات الحماية
تفتح هذه النتائج الباب أمام تصميم جيل جديد من الروبوتات المرنة الأخف وزنا والأكثر أمانا، والقادرة على العمل بكفاءة إلى جوار البشر وفي البيئات القاسية، بل وحتى في التطبيقات الطبية الدقيقة مثل المساعدة في العمليات الجراحية.
كما يمكن توظيف هذه المواد في تصنيع معدات حماية ذكية تتفاعل فورا مع سرعة الاصطدام، فتمتص الطاقة أو تتشوه بطريقة مدروسة تقلل من مخاطر الإصابة، دون أي مكونات إلكترونية.
هذا الاكتشاف يُظهر كيف يمكن لمادة غذائية بسيطة مثل الأرز أن تصبح حجر الأساس لابتكارات هندسية متقدمة، تعيد تعريف مفهوم «المواد الذكية» في المستقبل.
