Roma – Per la prima volta, è stato realizzato un materiale bidimensionale interbloccato meccanicamente, con proprietà di flessibilità e resistenza eccezionali. A riuscirci gli scienziati della Northwestern University, che hanno descritto i risultati del proprio lavoro sulla rivista Science. Il team, guidato da William Dichtel e Madison Bardot, ha ideato un materiale in nanoscala, che si intreccia in modo simile ai collegamenti a incastro della cotta di maglia. Questa sostanza potrebbe essere utilizzata per la produzione di giubbotti antiproiettile leggeri e ad alte prestazioni e in tutti gli ambiti che richiedono materiali leggeri, flessibili e resistenti. Il nuovo materiale, spiegano gli esperti, è il primo polimero bidimensionale meccanicamente interbloccato, e contiene 100 trilioni di legami meccanici per centimetro quadrato, la più alta densità di legami meccanici mai raggiunta. I ricercatori hanno utilizzato un processo di polimerizzazione altamente efficiente e scalabile. “Abbiamo creato una struttura polimerica completamente nuova – riporta Dichtel – è simile alla maglia di ferro in quanto non può rompersi facilmente perché ognuno dei legami meccanici ha un po’ di libertà di scivolare. Se si applica una trazione, può dissipare la forza applicata in più direzioni. E se si vuole dividere, deve essere rotta in moltissimi punti diversi. Stiamo studiandone le proprietà e le possibili applicazioni di questo materiale altamente versatile”. Il gruppo di ricerca ha utilizzato una base di polimeri disposti in una struttura cristallina specifica altamente ordinata, che è stata fatta reagire con un’altra molecola per creare legami all’interno del cristallo. Il risultato comprende numerosi strati di fogli polimerici interconnessi bidimensionalmente, all’interno dei quali, le estremità dei monomeri sono legate tra loro permettendo ad altri monomeri di incastrarsi negli spazi intermedi. “Nonostante la struttura rigida – afferma Dichtel – il polimero risultante è sorprendentemente flessibile. Se viene sciolto in soluzione, gli strati interconnessi si sfaldano, lasciando connessi i singoli strati 2D. In questo modo possiamo manipolare facilmente la struttura bidimensionale”. Il gruppo di ricerca ha prodotto mezzo chilo del nuovo materiale, ma il processo di realizzazione è altamente scalabile. Successivamente, gli scienziati hanno creato una combinazione formata per il 2,5 per cento da polimero bidimensionale e dal restante 97,5 per cento da Ultem, un materiale incredibilmente forte che può sopportare temperature estreme e sostanze chimiche acide e caustiche. Tale applicazione ha aumentato notevolmente la resistenza e la tenacità complessive dell’Ultem. “Dobbiamo condurre ancora moltissime analisi – concludono gli autori – ma questo approccio potrebbe migliorare significativamente la resistenza dei materiali compositi. La quasi totalità delle proprietà che abbiamo misurato è stata eccezionale”. (30Science.com)
Valentina Di Paola
Sviluppato un materiale in 2D super resistente e flessibile
(16 Gennaio 2025)
Valentina Di Paola
Classe ’94, cresciuta a pane e fantascienza, laureata in Scienze della comunicazione, amante dei libri, dei gatti, del buon cibo, dei giochi da tavola e della maggior parte di ciò che è anche solo vagamente associato all’immaginario nerd. Collaboro con 30science dal gennaio 2020 e nel settembre 2021 ho ottenuto un assegno di ricerca presso l’ufficio stampa dell’Istituto di ricerca sugli ecosistemi terrestri del Consiglio nazionale delle ricerche. Se dovessi descrivermi con un aggettivo userei la parola ‘tenace’, che risulta un po’ più elegante della testardaggine che mi caratterizza da prima che imparassi a usare la voce per dar senso ai miei pensieri. Amo scrivere e disegnare, non riesco a essere ordinata, ma mi piace pensare che la mia famiglia e il mio principe azzurro abbiano imparato ad accettarlo. La top 3 dei miei sogni nel cassetto: imparare almeno una lingua straniera (il Klingon), guardare le stelle più da vicino (dal Tardis), pilotare un velivolo (il Millennium Falcon).