Nanosponge con proprietà estreme

I materiali con una nanostruttura definita possono avere proprietà sorprendenti: Un esempio sono i componenti ceramici leggeri che possono essere compressi come una spugna e poi ritornare alla loro forma originale. Un giorno, tali materiali potrebbero essere utilizzati in sensori tattili altamente sensibili o in nuovi tipi di batterie. Un team di ingegneri dell'ETH di Zurigo e del California Institute of Technology (Caltech) di Pasadena, negli Stati Uniti, ha sviluppato un nuovo metodo di produzione per questi materiali.

Finora questi materiali potevano essere prodotti strato per strato solo con una complessa stampa 3D e solo in piccole quantità. Con il nuovo metodo, i materiali possono essere prodotti molto più facilmente. Gli scienziati, guidati dal professore dell'ETH Dennis Kochmann e dalla ricercatrice sui materiali del Caltech Julia Greer, hanno mescolato due polimeri liquidi per formare un'emulsione finemente dispersa. Hanno poi lasciato che questi polimeri si demiscelassero e si indurissero, rilasciando uno dei due componenti dal materiale. Si è così creata una rete di pori labirintici estremamente sottili. I ricercatori hanno rivestito questo corpo poroso con ossido di alluminio. Infine, hanno sciolto anche il secondo componente polimerico. Il risultato è stato una nano-maglia di "gusci" estremamente sottili di ossido di alluminio.

Senza bordi ruvidi

Con il nuovo processo, i ricercatori sono riusciti per la prima volta a produrre un materiale di questo tipo nell'ordine di un centimetro cubo. "In passato non era nemmeno possibile produrre in un mese una quantità di questo materiale pari a quella che possiamo produrre ora in poche ore", afferma Carlos Portela, postdoc al Caltech.

Grazie alla sua speciale struttura a guscio, il materiale è estremamente leggero e allo stesso tempo estremamente rigido e resistente. Ciò è dovuto al fatto che i gusci non hanno angoli o giunture (e quindi non hanno punti deboli interni). I test hanno dimostrato che il nuovo materiale è paragonabile ad alcune forme di acciaio in termini di rapporto resistenza/densità. Eppure il materiale può essere compresso come una spugna. Anche dopo ripetute compressioni del 30%, ha mostrato solo danni marginali.

In seguito, il team intende ottimizzare il processo in modo da poter controllare con precisione la struttura interna del materiale durante la produzione. I ricercatori stanno anche cercando di progredire nella produzione di maggiori quantità di materiale.

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