科学家发现，大米表现出一种极不寻常的特性：在快速压缩下其强度会减弱，而在缓慢施压时则能保持较高强度。利用这一效应，他们研发出一种新材料，能够对轻微运动和突然冲击做出截然不同的反应。该材料能够自动调节其刚度，这为研发更安全的软体机器人以及能够即时响应碰撞的防护装备开辟了道路。
研究人员发现，密集堆积的米粒在压力下表现出反常的行为。当缓慢压缩时，米粒保持相对较高的强度。但当快速挤压时，它们实际上会变弱。这种令人惊讶的行为使科学家能够创造出一种新材料，有朝一日可用于自动调节刚度的软体机器人，以及根据冲击力大小做出不同反应的防护装备。
由伯明翰大学领导的国际研究团队在《Matter》期刊上报告了其发现。
大米对压力的异常反应
实验表明，紧密堆积的米粒根据施加载荷速度的不同，反应差异巨大。在较高的加载速度下，材料强度显著减弱。
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，这种现象的发生是因为当快速施加力时，单个米粒之间的摩擦力急剧下降。结果，通常有助于支撑载荷的内部力网络变得较弱。
该团队利用这一不寻常的特性开发了一种新型超材料，这是一种旨在表现出天然材料中不存在的行为的工程复合结构。
创造自适应超材料
为了构建这种新材料，研究人员将大米基颗粒单元与沙子等在快速加载时会变强的材料结合在一起。结果产生了一种能够对缓慢移动和突然冲击做出不同反应的颗粒超材料。
根据具体情况，该材料可以以不同的方式弯曲、屈曲或硬化，且完全无需电子设备、传感器或主动控制系统。
来自伯明翰大学的刘明超（Mingchao Liu）博士表示：“大米可能以其作为全球主食而闻名，但很少与先进工程联系在一起。我们的研究表明，它可以成为一类新型功能材料的基础。
“我们没有将这种现象视为一种新奇事物，而是将其转化为一种设计原则。这种方法使我们能够创造出一种在缓慢移动和突然冲击下表现出不同弯曲、屈曲或硬化行为的材料——无需电子设备、传感器或主动控制。我们不是告诉结构如何响应，而是让物理学来决定：快速载荷触发一种行为，慢速载荷触发另一种行为。”
研究人员表示，这项工作突显了普通的颗粒材料如何通过其自身的机械特性转化为能够智能响应的工程系统。
在机器人和安全装备中的潜在应用
这种速度敏感型超材料可能会为软体机器人技术开辟新的可能性。与传统的金属机器人不同，使用这些材料制造的未来系统可能更轻、更安全、适应性更强。
此类机器人在与人协作工作、在充满挑战的环境中操作以及执行精细任务（包括协助手术）方面可能特别有用。
该材料也可能应用于防护装备。因为它可以根据冲击速度做出不同的反应，所以可以在碰撞过程中吸收能量或以受控方式变形，从而有助于降低受伤风险。
重要的是，这些响应不需要电子设备、外部电源或传感器，使得材料本身能够自动适应不断变化的条件。