Nuovo materiale “rivoluzionario” per settore automobilistico ideato da scienziati

Abstract grafico dello studio (credito: DOI: 10.1016/j.matdes.2021.109516, Materials & Design)

Un materiale di nuova concezione che può essere stampato anche con stampanti 3D e che ingloba parti della comune plastica con nanotubi di carbonio è stato sviluppato da un gruppo di ingegneri dell’Università di Glasgow. Nel relativo studio, in cui gli stessi ricercatori descrivono il loro nuovo materiale, apparso su Materials & Design, si parla di un materiale più leggero e resistente, oltre che più sicuro, che potrebbe essere utilizzato nel settore aerospaziale, in quello delle energie rinnovabili e nel settore marittimo ma soprattutto nel settore automobilistico.

Una delle caratteristiche principali del nuovo materiale, infatti, risiede nella sua resistenza agli impatti, una resistenza che lo stesso comunicato stampa relativo allo studio definisce come “straordinaria”.
Il nuovo materiale è fatto di una tipologia di meta materiale. I metamateriali sono una classe di materiali cellulari creati in laboratorio e ingegnerizzati in modo che possono contare su proprietà che di solito non si possono vedere nel mondo naturale. Nello specifico, il nuovo materiale realizzato dagli scienziati dell’Università di Glasgow è fatto di una tipologia di metamateriale particolare, quella dei cosiddetti “reticoli a piastre”.

Si tratta di strutture di forma cubica fatte da vari strati di piastre rigide e resistenti. Sono proprio gli spazi tra le varie piastre a rappresentare il segreto di questo nuovo materiale in quanto forniscono la resistenza elevata, che è la caratteristica intrinseca del materiale stesso oltre che la sua leggerezza.
Il composto principale usato da ricercatori è una miscela di polipropilene, una plastica comune, e di nanotubi di carbonio a parete multipla, ossia filamenti microscopici fatti con atomi di carbonio. Hanno quindi costruito, stampandole con stampanti 3D, varie piastre che poi sono state sottoposte a vari stress test per capire la loro capacità di resistenza agli impatti e agli urti.

A seguito dei testi i ricercatori scoprivano che il nuovo materiale, un reticolo a piastre ibrido in polipropilene, può resistere fino a 19,9 joule per grammo (una misura conosciuta come “assorbimento specifico di energia”). Si tratta di un livello di resistenza eccezionalmente alto per un materiale del genere.
“L’equilibrio tra i filamenti ingegnerizzati con nanostrutture di carbonio che abbiamo sviluppato come materia prima per la stampa 3-D e i disegni compositi ibridi lastra-reticolo che abbiamo creato, hanno prodotto un risultato davvero entusiasmante”, spiega Shanmugam Kumar, ricercatore della James Watt School of Engineering dell’Università di Glasgow, uno dei principali autori dello studio.

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