稻米以世界上最重要的粮食作物之一而闻名，但科学家们现在表明，它也可以帮助启发新一代智能材料。研究人员发现，受压的稻米粒在压力下表现出不寻常的行为。当缓慢压缩时，稻米粒保持相对强度。但是，当快速挤压时，它们实际上会变得更弱。这种令人惊讶的行为使科学家能够创造一种新材料，未来可能用于自动调节硬度的柔性机器人和根据冲击力的不同响应的保护装备。由伯明翰大学领导的国际研究团队在《Matter》期刊上报告了他们的发现。稻米对压力的异常反应实验表明，紧密堆积的稻米粒在施加载荷的速度不同的情况下响应非常不同。在高加载速度下，材料显著减弱。这种现象被称为“速率软化”，在大多数材料中并不常见。研究人员发现，此现象的发生是因为当施加力量时，单个稻米粒之间的摩擦急剧下降。因此，通常帮助支撑负荷的内部力网变得更弱。研究团队利用这一奇特属性开发了一种新型超材料，这是一种旨在展现自然材料中不存在的行为的工程复合结构。创建自适应超材料为了构建这种新材料，研究人员将基于稻米的颗粒单元与如沙子等材料结合在一起，这些材料在快速加载时变得更强。最终结果是一种颗粒超材料，能够根据慢速运动和突发冲击以不同的方式反应。根据不同的情况，该材料可以在不同的方式下弯曲、屈曲或变硬，所有这一切都不依赖于电子设备、传感器或主动控制系统。来自伯明翰大学的刘明超博士表示：“稻米可能是全球著名的主食，但很少与先进工程相关联。我们的研究表明，它可以成为新型功能材料的基础。“我们并没有将这种现象视为好奇心，而是将其转化为设计原则。这一方法使我们能够创造出一种能够在慢速运动和突发冲击下以不同方式弯曲、屈曲或变硬的材料——而不需要电子设备、传感器或主动控制。与其告诉结构如何响应，我们让物理决定：快速载荷触发一种行为，慢速载荷则触发另一种。”研究人员表示，这项工作突显了如何将常见的颗粒材料转变为响应智能的工程系统，这一系统通过其自身的机械性能进行反应。机器人和安全装备的潜在应用这种对速度敏感的超材料可能会在柔性机器人领域打开新的可能性。与传统金属机器人不同，未来采用这些材料构建的系统可能更加轻便、安全和适应性更强。这些机器人在与人类协作、在具有挑战性的环境中工作以及执行精细任务（包括协助手术）时可能特别有用。该材料还可能用于保护装备。由于它可以根据冲击速度的不同而以不同的方式响应，因此它可以在碰撞过程中吸收能量或以受控的方式变形，从而帮助减少受伤的风险。重要的是，这些响应不需要电子设备、外部电源或传感器，使材料本身能够自动适应不断变化的条件。