Eine von der Universität Birmingham geleitete internationale Studie hat herausgefunden, dass Reis unter schneller Kompression spröde wird, während er bei langsamer Kompression zäh bleibt. Diese Eigenschaft ermöglichte es Wissenschaftlern, neuartige aktive Materialien zu entwerfen, die ihre Steifigkeit automatisch verändern können, was neue Wege für die Entwicklung von Softrobotern eröffnet. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Matter“ veröffentlicht.
Das Forschungsteam stellte fest, dass verpackter Reis je nach Belastungsgeschwindigkeit sein mechanisches Verhalten signifikant ändert. Dieses Schwächephänomen bei hohen Geschwindigkeiten wird als „Ratenweichung“ (rate softening) bezeichnet und tritt auf, weil die Reibung zwischen den Partikeln bei schneller Bewegung stark abnimmt, was das Netzwerk der internen Stützkräfte schwächt. Die Forscher kombinierten Reis mit Materialien wie Sand, die sich bei schneller Belastung verfestigen, und schufen so ein granuläres Metamaterial. Dieses Material kann sich bei langsamer Bewegung und plötzlichem Aufprall biegen, knicken oder verhärten, und das gesamte Verfahren kommt ohne elektronische Geräte, Sensoren oder aktive Steuerung aus.
Dr. Mingchao Liu von der Universität Birmingham, Erstautor der Studie, erklärte, dass diese Forschung Reis in eine Grundlage für eine neue Klasse funktionaler Materialien verwandle. Das Team habe dieses Phänomen in ein Designprinzip umgewandelt, das physikalische Gesetze nutzt, um Strukturen zu einer eigenständigen Reaktion zu bringen: Schnelle Belastung löst ein Verhalten aus, langsame Belastung ein anderes. Die Studie zeige, wie alltägliche granulare Substanzen in technische Systeme umgewandelt werden können, die durch innere Mechanismen intelligente Reaktionen zeigen.
Dieses auf Reis basierende, geschwindigkeitsempfindliche Metamaterial bietet eine völlig neue Lösung für den Bereich der Softrobotik. Im Vergleich zu herkömmlichen Metallrobotern wären Roboter aus diesem Material leichter, sicherer und flexibler und eigneten sich für die Zusammenarbeit mit Menschen, die Erkundung rauer Umgebungen oder die Durchführung präziser Aufgaben wie assistierter Chirurgie. Darüber hinaus könnte das Material zur Herstellung von Schutzausrüstung verwendet werden, die sich blitzschnell an Aufprallgeschwindigkeiten anpasst und den Träger durch Energieabsorption oder sicheres Verformen bei Aufprall schützt.
Veröffentlichungsdetails: Titel: Rate-Dependent Granular Matter and Its Application in Tunable Metamaterials, veröffentlicht in: Matter (2026). Zeitschrifteninfo: Matter
