Società

La rivoluzione dei materiali speciali stampati in 3D, primo passo in Texas

Un'illustrazione del principio
19 febbraio 2017
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Superscarpe da ginnastica, robot soffici che possono cambiare forma, guanti con cui non sentire la pressione, ma anche protesi. Sono solo alcune delle possibili applicazioni del primo materiale 'speciale' stampato in 3D, la cui struttura è stata progettata in modo da assorbire urti e pressioni solo in una direzione. Descritto su Nature, è stato messo a punto nell'università del Texas dai ricercatori guidati dall'italiano Andrea Alù.

«Il materiale è stampato in 3D – spiga Alù – e il modo in cui è stato progettato ne fa un metamateriale, ossia un materiale sintetico con proprietà che non possono essere trovate in natura. La cosa importante, ha aggiunto, è la sua microstruttura grazie alla quale trasmette l'energia facilmente in una direzione ma non nell'altra».

Il segreto è in un reticolo di quadrati e rombi, dove ogni unità è leggermente inclinata in un modo specifico. È proprio questa piccola inclinazione che controlla il modo in cui il materiale risponde agli stimoli esterni e gli permette di reagire in modo asimmetrico, come se avesse un lato molto rigido e uno morbido. Grazie a questa qualità è in assoluto il primo materiale che consente di superare un principio fondamentale che regola molti sistemi fisici, in base al quale, ha spiegato Alù, «se prendiamo un materiale normale e applichiamo una pressione da un lato, l'altro lato si sposta di una certa quantità e se applichiamo la pressione dall'altro lato, misuriamo lo stesso spostamento dal lato opposto».

Questo è un principio fondamentale chiamato reciprocità ed è anche alla base delle comunicazioni radio e spiega perché, se siamo in grado di inviare un segnale possiamo anche riceverlo.

«Il nostro materiale – rileva Alù – rompe questa simmetria». Romperla, secondo il ricercatore, è utile per costruire strumenti che isolano in una direzione ma consentono di trasmettere l'energia nella direzione opposta: «Una caratteristica che può essere utile in quelle applicazioni in cui vogliamo proteggere da urti o pressioni non volute, ma allo stesso tempo vogliamo essere in grado di trasmettere la pressione».

Per esempio, ha aggiunto «un guanto con cui possiamo premere sugli oggetti, ma non sentire la pressione, protesi e robot soffici che possono cambiare forma». Un'altra applicazione potrebbero essere scarpe da ginnastica molto prestanti e confortevoli perché assorbono la pressione del piede ma nello stesso tempo non lo isolano dall'ambiente, perché permettono di percepire il suolo.

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