Per decenni, quando gli ingegneri hanno voluto rendere una macchina più intelligente, hanno seguito quasi sempre la stessa strada: aggiungere sensori, processori, software, sistemi di controllo. In altre parole, separare il corpo dalla decisione.
La struttura esegue, l’elettronica pensa.
by O. D. B. – 27 giugno 2026
Ma negli ultimi anni sta emergendo un’idea diversa, quasi controcorrente. E se parte di quell’intelligenza potesse essere incorporata direttamente nei materiali? Se un oggetto fosse capace di modificare il proprio comportamento non perché software e hardware glielo ordinano, ma perché la sua stessa struttura fisica reagisce spontaneamente, naturalmente a ciò che accade attorno? È una prospettiva che sta attirando sempre più attenzione nella robotica e nella scienza dei materiali. E, sorprendentemente, una delle sue manifestazioni più recenti nasce da qualcosa che milioni di persone maneggiano ogni giorno senza attribuirgli alcun significato tecnologico: il riso.
L’anomalia del cariosside
Un gruppo internazionale di ricercatori guidato dall’Università di Birmingham ha infatti scoperto che i comuni chicchi di riso possiedono una proprietà meccanica estremamente insolita. Una caratteristica che ha permesso di progettare una nuova categoria di metamateriali, strutture artificiali capaci di comportamenti impossibili da ottenere nei materiali naturali.
Il risultato, pubblicato anche sulla rivista Matter, potrebbe aprire nuove strade per la realizzazione di robot “morbidi”, sistemi di protezione intelligenti e dispositivi in grado di adattarsi automaticamente alle condizioni esterne senza elettronica, sensori o alimentazione.
La scoperta nasce da una domanda apparentemente semplice e inaspettata: cosa accade quando un insieme compatto di chicchi di riso viene compresso?
La risposta non è così scontata. Nella maggior parte dei materiali, una deformazione più rapida tende a produrre una maggiore resistenza. È il motivo per cui molti elementi assorbono meglio gli urti improvvisi rispetto alle sollecitazioni lente.
Il riso, invece, sembra aver deciso di ignorare questa regola.
Quando i ricercatori hanno sottoposto masse compatte di chicchi a velocità di compressione differenti, hanno osservato un comportamento opposto. Il materiale risultava relativamente resistente quando veniva compresso lentamente, ma diventava più debole quando la compressione avveniva rapidamente.
In fisica questo fenomeno viene definito rate softening, cioè ammorbidimento legato alla velocità di deformazione.
Si tratta di un comportamento raro e particolarmente interessante perché contraddice ciò che si osserva nella maggior parte dei materiali granulari.
La forza sta nel numero
Per comprenderne l’origine bisogna guardare a ciò che accade all’interno dell’ammasso di chicchi. Quando il riso è sottoposto a pressione, le forze non si distribuiscono uniformemente. Si formano invece vere e proprie catene di forza, reti interne attraverso le quali il carico viene trasmesso da un granulo all’altro.
Normalmente queste strutture contribuiscono a sostenere il materiale. Nel caso del riso, però, l’aumento della velocità di deformazione provoca una brusca diminuzione dell’attrito superficiale tra i chicchi. Le catene di forza si indeboliscono e l’intera struttura perde resistenza.
Un comportamento tanto insolito da trasformarsi immediatamente in una nuova opportunità progettuale.
“Il riso è forse più noto a livello globale come alimento base, ma raramente viene associato all’ingegneria avanzata. La nostra ricerca dimostra che può costituire la base di una nuova classe di materiali funzionali”, spiega il dottor Mingchao Liu dell’Università di Birmingham.
La vera innovazione dello studio non consiste però nell’aver osservato questo effetto, ma nell’aver capito come sfruttarlo.Gli scienziati hanno combinato unità granulari basate sul riso con altri materiali che mostrano il comportamento opposto, cioè che diventano più resistenti quando vengono caricati rapidamente.
L’interazione tra queste due risposte contrarie ha permesso di costruire un metamateriale sensibile alla velocità.
I metamateriali sono strutture progettate in modo che le loro proprietà emergano soprattutto dalla geometria e dall’organizzazione interna, più che dalla composizione chimica. In altre parole, il loro comportamento dipende da come sono costruiti.
Nel nuovo sistema sviluppato dai ricercatori, la velocità stessa dell’azione meccanica diventa un parametro di controllo. Se il carico viene applicato lentamente, il materiale reagisce in un modo. Se arriva improvvisamente, reagisce in modo diverso.
Non serve alcun software per decidere quale comportamento adottare. La decisione è incorporata nella fisica del sistema.
“Anziché considerare questo fenomeno una semplice curiosità, lo abbiamo trasformato in un principio di progettazione”, afferma Liu. “Questo approccio ci ha permesso di creare un materiale in grado di piegarsi, deformarsi o irrigidirsi in modo diverso a seguito di movimenti lenti o impatti improvvisi, senza l’ausilio di elettronica, sensori o controlli attivi.”
Un’anomalia ricca di potenzialità…
Il risultato è evidente già nei prototipi sviluppati dal gruppo.
In una delle configurazioni sperimentali, una struttura composta da due elementi accoppiati modifica addirittura la direzione della propria instabilità meccanica a seconda della velocità con cui viene caricata. In termini pratici, la stessa struttura può piegarsi in una direzione oppure nell’altra semplicemente perché la forza viene applicata più lentamente o più rapidamente. In un’altra configurazione, il materiale può favorire il contatto tra componenti quando il movimento è lento oppure mantenerli separati quando l’azione è rapida.
Si tratta di comportamenti programmabili…senza programmazione.
A rendere interessante questo approccio è soprattutto il suo potenziale applicativo.
La robotica morbida rappresenta uno dei settori più promettenti. A differenza dei robot industriali tradizionali, costruiti con strutture rigide e pesanti, i robot morbidi utilizzano materiali deformabili che consentono movimenti più sicuri e adattabili.
Un materiale capace di modificare autonomamente la propria rigidità potrebbe permettere la realizzazione di macchine più leggere, più efficienti e più sicure nelle interazioni con gli esseri umani.
Le possibili applicazioni spaziano dall’assistenza medica all’esplorazione di ambienti ostili, fino ai dispositivi chirurgici che richiedono una notevole delicatezza operativa.
…molte potenzialità
Ma le prospettive non si fermano alla robotica.
Gli autori immaginano anche sistemi di protezione capaci di reagire istantaneamente alla violenza di un impatto. Caschi, protezioni sportive o dispositivi di sicurezza potrebbero adattare automaticamente il proprio comportamento meccanico senza batterie, circuiti o sensori dedicati.
L’intero processo sarebbe affidato alle proprietà intrinseche del materiale. Naturalmente il riso utilizzato negli esperimenti rappresenta soprattutto una dimostrazione di principio.
Gli stessi ricercatori sottolineano che in futuro potrebbero essere sviluppate particelle artificiali progettate appositamente per esibire variazioni controllate dell’attrito superficiale. Materiali sintetici, rivestimenti ingegnerizzati o particelle polimeriche potrebbero consentire una maggiore precisione, una migliore riproducibilità e una più facile produzione industriale. Ma il valore del lavoro va oltre la specifica scelta del materiale.
Quel cambio di paradigma che nessuno si aspettava
Per molti anni il campo dei metamateriali si è concentrato soprattutto su strutture costruite a partire da solidi tradizionali. Questo studio suggerisce invece che anche la materia granulare (sabbia, polveri, grani e particelle di ogni tipo) possa diventare una piattaforma progettuale altrettanto efficace.
È un cambiamento di prospettiva che amplia inaspettatamente il repertorio degli strumenti a disposizione degli ingegneri. A volte l’innovazione sta semplicemente nel riconoscere possibilità nascoste in fenomeni che sembrano ordinari.
Come in questo caso: ciò che per secoli è stato semplicemente un alimento si è rivelato anche un laboratorio di meccanica ancora in gran parte inesplorato.
E forse è proprio questo l’aspetto più interessante della scoperta: ricordarci che la frontiera della ricerca non passa sempre attraverso materiali esotici o complesse tecnologie futuristiche. Talvolta può emergere da proprietà, peculiarità che sono rimaste sotto i nostri occhi per millenni, in attesa che qualcuno imparasse a guardarle ponendosi una domanda diversa.
Fonti:
https://www.birmingham.ac.uk/news/2026/rise-of-the-rice-robots-creating-active-smart-materials
https://www.cell.com/action/showPdf?pii=S2590-2385%2825%2900605-8
