De comértelo a la cubana a hacer funcionar robots de última generación: el arroz impulsa la industria robótica

El arroz tiene una gran importancia a nivel global. Es el alimento básico para más de al mitad de la población mundial. De hecho, en varias regiones, especialmente en Asia, es la fuente principal de calorías diarias. El arroz forma parte de la tríada de cultivos que alimentan al planeta, junto con el maíz y el trigo, y se estima que se cultivan más de 40 mil variedades en todo el mundo, adaptadas a los climas que van desde desiertos hasta humedales inundados.

Si el arroz lleva milenios siendo importante, podría serlo todavía más en el futuro, ya que un grupo de investigadores ha descubierto que la densidad de los granos de arroz empacados varía según la velocidad a la que se comprimen. Esta curiosa propiedad se está utilizando para diseñar nuevos metamateriales (estructuras artificiales diseñadas a micro o nanoescala para exhibir propiedades electromagnéticas, ópticas o acústicas inusuales que no se encuentran en la naturaleza).

Al parecer, cuando el arroz se comprime lentamente, mantiene su firmeza, y si se comprime rápidamente, se debilita. A este fenómeno se le ha llamado ablandamiento rápido. El efecto se produce porque la fricción entre los granos cae bruscamente bajo cargas rápidas, debilitando las redes de fuerza internas que normalmente sostienen el material.

Los nuevos metamateriales tienen aplicaciones en la robótica blanda

Los científicos vieron en este interesante comportamiento del arroz una oportunidad. Al combinarlo con materiales granulares que se fortalecen bajo cargas rápidas, como la arena, crearon compuestos que responden de manera diferente, según su manipulación. Estos materiales pueden doblarse o endurecerse sin electrónica, sensores o control activo. l Dr. Mingchao Liu, de la Universidad de Birmingham, afirmó:

El arroz puede ser más conocido como un alimento básico a nivel mundial, pero rara vez se asocia con la ingeniería avanzada. Nuestra investigación demuestra que puede constituir la base de una nueva clase de materiales funcionales

En lugar de controlar el material con electrónica, el equipo dejó que la física hiciera el trabajo: "En lugar de indicarle a una estructura cómo responder, dejamos que la física decida: las cargas rápidas desencadenan un comportamiento, las cargas lentas, otro", explicó Liu. Este enfoque es el que permite a los ingenieros construir sistemas que reaccionan automáticamente al estrés y la velocidad.

Estos metamateriales sensibles a la velocidad tienen aplicaciones inmediatas en la robótica blanda. Los robots fabricados con estos materiales podrían ser más ligeros, seguros y adaptables que las máquinas metálicas tradicionales. Podrían ayudar a los humanos, navegar en entornos hostiles o realizar tareas delicadas como una cirugía.

La investigación también apunta a equipos de protección portátiles que se adaptan a la velocidad del impacto. Cascos, protectores y otros dispositivos podrían deformarse de forma segura ante impactos repentinos o absorber la energía durante impactos rápidos para prevenir lesiones. Al estudiar la respuesta inusual del arroz a diferentes velocidades de carga, los ingenieros ahora tienen un modelo para materiales que ajustan de manera autónoma la rigidez y la flexibilidad sin hardware adicional.

Este descubrimiento podría dar lugar a una nueva generación de máquinas y equipos de protección adaptativos basados ​​en la física. Los diseñadores pueden crear estructuras que detectan y responden a las fuerzas de forma natural, basándose en el comportamiento mecánico en lugar de la electrónica. El estudio fue publicado en la revista Matter.