米粒に着想を得た新しい適応型スマート素材

研究者らは、詰め込まれた米粒が急速な圧縮下では弱まり、ゆっくりとした圧力下では強固さを保つことを発見した。この珍しい特性を利用し、加わる力の速度に応じて挙動を自動的に調整するメタマテリアルが開発された。

バーミンガム大学を率いる国際研究チームがこの発見を行い、その成果を学術誌「Matter」で発表した。「速度軟化(rate softening)」と呼ばれるこの現象は、急速な荷重がかかると米粒間の摩擦が急激に低下し、内部の力学的ネットワークが弱まるために起こる。

チームは米粒をベースにしたユニットと砂を組み合わせ、粒状メタマテリアルを構築した。これにより、電子機器やセンサーを一切使用することなく、ゆっくりとした動きと突然の衝撃に対して、それぞれ異なる曲がり方、座屈、硬化反応を示すことが可能となった。

バーミンガム大学のミンチャオ・リウ博士は、この研究について、一般的な粒状物質をそれ自体の力学的特性によって応答する設計システムへと変換するものだと述べている。外科手術用のソフトロボットや、衝撃をより効果的に吸収する防護具などへの応用が期待されている。

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