Tim peneliti internasional yang dipimpin oleh University of Birmingham berhasil mengungkap sifat fisik tidak biasa pada beras dan mengubahnya menjadi material pintar generasi baru yang mampu menyesuaikan kekerasan secara otomatis. Penemuan yang dipublikasikan dalam jurnal Matter pada 11 Juni 2026 ini membuka peluang besar bagi pengembangan robot lunak dan peralatan pelindung yang dapat merespons secara berbeda tergantung pada kecepatan benturan yang diterima.
Sifat Fisik yang Tidak Biasa pada Beras
Dalam serangkaian eksperimen, para peneliti menemukan bahwa beras yang dipadatkan berperilaku sangat berbeda tergantung pada seberapa cepat tekanan diberikan. Saat ditekan secara perlahan, butiran-butiran beras tetap relatif kuat dan mampu menahan beban. Namun ketika ditekan dengan cepat, material tersebut justru melemah secara signifikan — fenomena yang dalam ilmu material dikenal sebagai rate softening atau pelunakan berbasis kecepatan.
Tim peneliti menemukan bahwa fenomena ini terjadi karena gaya gesek antar butiran beras turun drastis ketika gaya diterapkan secara cepat. Akibatnya, jaringan gaya internal yang biasanya membantu menopang beban menjadi lemah dan struktur material kehilangan kekakuannya. Perilaku ini sangat langka ditemukan pada sebagian besar material lainnya, sehingga menjadikannya temuan yang istimewa dalam bidang fisika material.
“Beras mungkin paling dikenal sebagai makanan pokok secara global, namun jarang dikaitkan dengan rekayasa tingkat lanjut,” kata Dr. Mingchao Liu dari University of Birmingham, pemimpin tim penelitian. “Riset kami menunjukkan bahwa beras dapat membentuk basis kelas baru material fungsional.”
Menciptakan Metamaterial yang Mampu Beradaptasi Sendiri
Daripada memperlakukan fenomena pelunakan berbasis kecepatan ini sekadar sebagai keanehan ilmiah, tim peneliti justru menjadikannya sebagai prinsip desain untuk menciptakan sesuatu yang sama sekali baru. Mereka mengembangkan metamaterial — material rekayasa komposit yang dirancang untuk menunjukkan perilaku yang tidak ditemukan pada material alami.
Untuk membangun material baru tersebut, para peneliti menggabungkan unit granular berbasis beras dengan material lain seperti pasir, yang justru menjadi lebih kuat ketika subjected pada pembebanan cepat. Kombinasi keduanya menghasilkan metamaterial granular yang mampu merespons secara berbeda terhadap gerakan lambat dan benturan mendadak.
“Daripada memberi tahu sebuah struktur bagaimana harus merespons, kami membiarkan fisika yang memutuskan: beban cepat memicu satu perilaku, beban lambat memicu perilaku lain,” jelas Dr. Liu. Material tersebut mampu melengkung, tekuk, atau mengeras dengan cara yang berbeda-beda tergantung pada situasinya — semua tanpa memerlukan elektronik, sensor, atau sistem kontrol aktif.
Potensi Aplikasi dalam Robotika dan Perlengkapan Keselamatan
Metamaterial yang peka terhadap kecepatan ini diyakini dapat membuka kemungkinan baru dalam bidang robotika lunak (soft robotics). Berbeda dengan robot logam tradisional, sistem masa depan yang dibangun menggunakan material ini berpotensi lebih ringan, lebih aman, dan lebih mudah beradaptasi dengan lingkungan sekitarnya.
Robot semacam itu bisa sangat berguna untuk bekerja berdampingan dengan manusia, beroperasi di lingkungan yang menantang, serta menjalankan tugas-tugas yang memerlukan ketelitian tinggi — termasuk membantu prosedur pembedahan. Kemampuan material untuk menyesuaikan kekakuan secara otomatis tanpa sumber daya listrik eksternal menjadikannya pilihan ideal untuk interaksi manusia-mesin yang aman.
Selain robotika, material ini juga memiliki potensi aplikasi besar dalam perlengkapan pelindung. Karena mampu merespons secara berbeda tergantung pada kecepatan benturan, material ini dapat menyerap energi atau berubah bentuk dengan cara yang terkendali saat terjadi tumbukan. Hal ini berpotensi membantu mengurangi risiko cedera pada penggunaan helm, pelindung tubuh, maupun peralatan keselamatan industri lainnya.
Implikasi Lebih Luas untuk Ilmu Material
Para peneliti menekankan bahwa temuan ini menyoroti bagaimana material granular yang umum ditemukan di kehidupan sehari-hari dapat ditransformasikan menjadi sistem rekayasa yang merespons secara cerdas melalui sifat mekanikalnya sendiri. Pendekatan ini membuka jalan bagi eksplorasi material granular lainnya — seperti biji-bijian, butiran plastik, hingga partikel mineral — untuk menciptakan metamaterial dengan sifat yang dapat disesuaikan.
Keunggulan utama dari pendekatan ini adalah kesederhanaannya. Material ini bekerja sepenuhnya berdasarkan prinsip fisika mekanikal tanpa memerlukan komponen elektronik yang rumit. Artinya, respons adaptif terjadi secara inheren dan otomatis, tanpa perlu input energi dari luar. Karakteristik ini menjadikan metamaterial berbasis beras sebagai solusi yang tidak hanya cerdas, tetapi juga efisien dan berkelanjutan.
Penelitian ini juga memperkuat tren dalam dunia sains material modern yang increasingly bergerak menuju bio-inspirasi dan pemanfaatan material alam sebagai fondasi teknologi masa depan. Dari beras yang biasa dikonsumsi miliaran manusia setiap hari, para ilmuwan kini berhasil menciptakan fondasi bagi generasi baru material pintar yang berpotensi mengubah cara manusia berinteraksi dengan mesin dan melindungi diri dari bahaya fisik.
Temuan University of Birmingham ini membuktikan bahwa terobosan ilmiah terbesar sering kali datang dari tempat yang paling tidak terduga — bahkan dari sebutir beras di piring makan kita.
Sumber: ScienceDaily
