Il nuovo materiale che cambia forma se esposto a luce e calore

Giuseppe Forte

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La capacità di cambiare forma. Un potere che sia nel campo dell’immaginazione che in quello della realtà ha da sempre suscitato un particolare interesse nei confronti di tutti. Ed è proprio questa la peculiarità di un nuovissimo materiale sviluppato e messo a punto dai ricercatori dell’Università del Colorado a Boulder, che lo argomentano in un articolo pubblicato su Science Advances. Si tratta di un materiale a matrice polimerica – quindi materie plastiche – che si serve di stimoli luminosi e termici per regolare la propria forma, arrivando ad assumere configurazioni anche molto complesse.

A differenza degli altri materiali a cambiamento di forma programmabile già sviluppati in passato, quello creato da Christopher N. Bowman e il suo team è il primo capace di ripetere il meccanismo per un numero indefinito di volte, non solo quando la struttura progettata è di dimensioni microscopiche ma anche quando è a scala macroscopica. Più precisamente, il materiale si compone di elastomeri a cristalli liquidi (LCE), una classe di polimeri con elevate capacità di deformazione in campo elastico. In questo modo, all’aumentare della temperatura la struttura diventa sempre meno viscosa e si presta più facilmente ad essere modellata (caratteristica tipica dei polimeri termoplastici), mentre quando la temperatura viene abbassata ritorna rigida, mantenendo quindi la forma modellata (comportamento assunto dai polimeri termoindurenti). Come spiegato dai ricercatori, attraverso il gioco di temperature un piccolo cubo di questo materiale può diventare una sfera per poi tornare alla configurazione originaria.

A questa doppia feature si aggiungono dei cristalli liquidi fotosensibili, in grado di indurre un’alterazione nei legami fra le molecole del polimero quando questo viene illuminato da una luce a delle specifiche lunghezze d’onda e in un range adeguato di temperatura. Tramite queste sensibilità a luce e calore, è possibile controllare in maniera efficace il cambiamento di forma.

“La capacità di formare materiali che possono oscillare ripetutamente avanti e indietro tra due forme indipendenti esponendoli alla luce aprirà una vasta gamma di nuove applicazioni e nuovi approcci a settori come la produzione additiva, la robotica e i biomateriali”, ha affermato Christopher Bowman.

Il team della CU di Boulder ha confermato in una dichiarazione che è in programma il proseguimento delle ricerche atte a regolare le forme del nuovo materiale. Testando i suoi limiti, il team spera di poter determinare quali industrie sarebbero più adatte a utilizzare questa nuova invenzione. Attualmente, gli ingegneri sperano che il progetto possa essere applicato a dispositivi biomedici come i muscoli artificiali, dando a quei meccanismi tradizionalmente rigidi maggiore flessibilità, specialmente quando sono utilizzati all’interno del corpo umano.