Inventati i nuovi materiali capaci di assumere molteplici forme a diverse temperature

I materiali a memoria di forma rappresentano una classe di materiali metallici dalle inusuali proprietà meccaniche. In particolare la loro caratteristica principale è quella di essere in grado di recuperare una forma macroscopica preimpostata per effetto del semplice cambiamento della temperatura o dello stato di sollecitazione applicato.

Nel video che segue è riportata una dimostrazione di come lavora un materiale di questo tipo, dimostrando come al variare della temperatura esso ritorni ad una forma in memoria. Il video è stato realizzato dagli stessi scienziati della dell’University of Waterloo.

In questi materiali è presente una trasformazione di fase a stato solido (cioè in cui sia la fase di partenza e quella di arrivo sono strutture solide anche se con arrangiamenti cristallografici differenti) che prende il nome di trasformazione martensitica termoelastica.

Tra le numerose proprietà di questa trasformazione una appare particolarmente utile ed è quella legata alla particolare struttura cristallina della fase prodotto (detta appunto martensite). Essa consiste in una fitta disposizione di piani cristallini specularmene disposti l’uno rispetto all’altro e dotati di un’elevatissima mobilità relativa.

Per una migliore comprensione si pensi alla struttura del mantice di una fisarmonica. Il ruolo di questi piani è il seguente: quando il materiale viene deformato da una forze esterna, invece di rompere legami cristallografici e danneggiare la propria struttura più intima, esso dispiega progressivamente i piani reticolari accomodando la deformazione complessiva senza realizzare spostamenti atomici significativi. Di nuovo si pensi all’atto di allungare una fisarmonica, malgrado la singola piega del mantice si muova di poco l’intera struttura si dispiega per una lunghezza molto maggiore…

Poiché nel corso di questo meccanismo i singoli atomi si sono spostati solo di poco dalle loro posizioni originali quando esse, per effetto di un riscaldamento imposto, devono muoversi per ripristinare la struttura cristallina di partenza possono recuperare molto facilmente la loro posizione iniziale prima della deformazione e promuovere quindi il recupero della forma macroscopica di partenza (da tempe.mi.cnr.it).

Ora i ricercatori dell’University of Waterloo (Canada) hanno inventato un nuovo materiale “super intelligente” in grado di conservare la memoria delle forme da mantenere: il nuovo prodotto promette di rivoluzionare la realizzazione di svariati oggetti, dagli apparecchi medici come stent, valvole e protesi acustiche, fino ad arrivare a sistemi microelettromeccanici e componenti per computer come stampanti e hard disk.

Questo nuovo materiale è molto simile alle leghe a memoria di forma ma ha la capacità di mantenere diverse forme in memoria. Solitamente questi materiali sono in grado di assumere un determinato aspetto se sottoposti a una certa temperatura, mentre se lavorati a un’altra temperatura attivano il “ricordo” di una forma differente. Il nuovo super materiale invece incorpora ricordi diversi in un materiale monolitico intelligente”, spiega Ibrahim Khan, che ha partecipato alla ricerca. “In sostanza, un unico materiale può essere programmato per ricordare di più forme, il che rende questi materiali più intelligenti rispetto alle tecnologie precedenti”.

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