Uma investigação liderada por Mingchao Liu, da Universidade de Birmingham, em colaboração com cientistas da Austrália, Singapura e Hong Kong, resultou na criação de um metamaterial inovador utilizando grãos de arroz. O estudo prova que materiais granulares comuns podem ser a base para a engenharia de ponta.
O estudo e o comportamento raro
O trabalho revelou que conjuntos compactos de grãos de arroz, mantidos sob vácuo numa membrana flexível (um estado conhecido como jamming), apresentam um comportamento mecânico raro. Enquanto a maioria dos materiais se torna mais resistente quando sujeita a forças rápidas, o arroz comporta-se de forma contrária: os grãos tornam-se mais “moles” ou frágeis quando comprimidos subitamente.
(A) Montagem do teste: Para simular condições reais, uma amostra de grãos de arroz é compactada sob vácuo dentro de uma membrana de silicone flexível. O sistema mede a resistência (tensão) do material enquanto este é comprimido a velocidades controladas.
(B) Diversidade de materiais: Através de imagens de microscopia eletrónica (SEM), os investigadores compararam a superfície do arroz com outros sete materiais, como areia, sago e esferas de aço, revelando como a forma e a textura influenciam o atrito.
(C) O fenómeno do “amolecimento”: O gráfico mostra como a resistência (limite de elasticidade) muda conforme a rapidez do impacto. Enquanto a areia (linha traço-ponto) se torna mais resistente com a velocidade, o arroz (linhas sólidas) apresenta um comportamento de amolecimento raro: quanto mais rápido é o golpe, mais fraco e “mole” o conjunto se torna | Crédito: Liu, M., et al. (2026). Reproduzido de Matter sob licença CC BY 4.0
O mistério do atrito
Os cientistas descobriram que este fenómeno, chamado “amolecimento dependente da velocidade” (rate softening), ocorre porque o atrito entre os grãos cai drasticamente quando a pressão é aplicada a grande velocidade. Como consequência, as “redes de forças” internas que suportam o peso enfraquecem, permitindo que a estrutura ceda mais facilmente.
Engenharia sem sensores
Em vez de encararem isto como uma curiosidade, os investigadores criaram uma viga dupla (bi-beam) combinando arroz com areia (que fica mais resistente com a velocidade). O resultado é um material que “decide” para onde se dobrar com base na rapidez do impacto. Num sistema de unidade dupla, as vigas podem mesmo tocar-se para se auto-reforçarem em movimentos lentos ou separarem-se em impactos rápidos.
Futuro na robótica e proteção
Segundo Mingchao Liu,
o arroz é raramente associado à engenharia avançada, mas a equipa transformou a sua física natural numa ferramenta de design. Esta tecnologia poderá permitir a criação de robótica suave e equipamentos de proteção que se adaptam instantaneamente à intensidade de um choque, tudo isto sem necessidade de baterias, sensores ou eletrónica.
Imagem de destaque: Foto de Rens D na Unsplash
