16 Ottobre 2020

I prodotti realizzati con materiali sintetici offrono indubbi vantaggi rispetto a molti loro analoghi in legno, metallo o altri materiali. Infatti presentano una maggiore durata nel tempo, resistono all'usura e agli agenti atmosferici, e possono essere facilmente riciclati. Alcuni di loro hanno anche un'incredibile forza meccanica, in certi casi superiore all'acciaio.

Il legname plastico

Lo Structural plastic lumber è una "super-plastica" leggera e resistente in grado di sostenere il peso di una locomotiva di 120 tonnellate.

Il suo progetto è stato sviluppato a partire da alcuni esperimenti del professor Thomas Nosker della Rutgers University del nel New Jersey che aveva utilizzato contenitori in PET destinati al riciclo, strati di polietilene ad alta densità e polistirolo.

Negli Stati Uniti questo materiale viene già utilizzato per arredi urbani, travi dei ponti in alcune basi militari, e traversine di binari ferroviari che attraversano zone naturalistiche protette.

Oltre a risolvere il problema dell'usura nel tempo, stando alle stime effettuate, il suo utilizzo ha consentito di risparmiare 300 mila tonnellate di plastica nel corso di pochi anni anni.

Il grafene

Il grafene è uno dei materiali leggeri più forti mai concepiti dall'uomo, con una resistenza 10 volte superiore a quella dell’acciaio.

La sua invenzione deriva dalle ricerche del professor Markus Buehler, direttore del dipartimento di Ingegneria civile e ambientale del Massachusset Institute of Technology.

La sua struttura, composta da fogli sottilissimi di atomi di carbonio sottoposti a forte pressione, ricorda quella di una spugna. Questa forma,avendo una superficie molto vasta rispetto al volume, si rivela incredibilmente resistente e leggera.

Secondo il prof Buehler, il comportamento di questo materiale può essere paragonato a quello della comune carta, che quando è in fogli singoli, può essere facilmente accartocciata ma, arrotolata a formare un tubo, diventa molto più resistente. La stessa cosa accade con la disposizione geometrica dei fogli di grafene che formano una configurazione molto forte.

Grazie alla particolare struttura spongiforme, i ricercatori indicano come potenziale applicazione di questo materiale soprattutto il settore delle costruzioni, alcuni sistemi di filtrazione per l’acqua o la trasformazione chimica.

Polietilene e madreperla

Recentemente, i ricercatori dell'Università di Buffalo, finanziati dal Dipartimento di ricerca dell'esercito americano, hanno creato una plastica che è 14 volte più resistente e otto volte più leggera dell'acciaio

Questo materiale deriva dal polietilene ad altissimo peso molecolare (UHMWPE), già utilizzato per realizzare prodotti come protesi ossee e i comuni plettri per chitarra, e durante la sua progettazione i ricercatori si sono ispirati alla struttura della madreperla delle conchiglie marine.

Questo conferire al materiale una superficie esterna estremamente resistente ed un supporto interno più flessibile in grado di deformarsi e assorbire i colpi.

"Il materiale è molto resistente e potrebbe essere applicabile a giubbotti, caschi e altri tipi di giubbotti antiproiettile, nonché a armature protettive per navi, elicotteri e altri veicoli. [..] A differenza delle armature in acciaio o ceramica, questo tipo di polietilene è più facile da modellare in forme complesse, fornendo una protezione versatile per soldati, veicoli e altre risorse dell'esercito."

Dottor Shenqiang Ren, del Dipartimento di ingegneria meccanica e aerospaziale.

fonte:

https://www.sciencedaily.com/releases/2016/07/160707140229.htm
https://scitechdaily.com/new-material-14x-stronger-8x-lighter-than-steel-may-lead-to-next-gen-military-armor/
https://news.mit.edu/2017/3-d-graphene-strongest-lightest-materials-0106

In copertina: La struttura del grafene 3D - foto di Melanie Gonick (MIT)

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