Ingegneri chimici presso l’Università del Michigan hanno sviluppato un materiale plastico indistruttibile, quando è perforato o incrinato da un proiettile, si autoripara istantaneamente.
Scott Zavada ha lavorato al progetto, con i suoi compagni di laboratorio avevano già studiato materiali per usi medici-chirurgici, per esempio adesivi che possono essere utilizzati al posto dei punti. Il gruppo ha offerto la propria collaborazione quando ha sentito che una squadra al Langley Research Center della NASA stava lavorando su una tecnologia simile per cercare di riparare rapidamente i fori in tute spaziali e in ambienti come quello della navicella spaziale.
Gli ingegneri dell’Università del Michigan hanno unito le forze con la NASA per creare un materiale che una volta esposto all’atmosfera si solidifica, è in grado di utilizzare l’azione della perdita di ossigeno per guidare la reazione. Essenzialmente è un liquido reattivo tra due strati di un polimero solido.
L’obiettivo era di creare un materiale che potrebbe, autoripararsi quasi istantaneamente, perché, nello spazio, può essere mortale uno strappo in una tuta spaziale o un’incrinatura su una parete della stazione spaziale.
Scott Zavada e il suo consulente Tim Scott hanno trovato una soluzione, tra due fogli di plastica hanno inserito il trietilborano, una sostanza chimica che rapidamente indurisce quando è esposta a ossigeno. In pratica quando uno o entrambi i fogli di plastica è perforato, il trietilborano immediatamente inizia a solidificare e coprire il foro.
Gli ingegneri per testare le proprietà di autoriparazione hanno fatto la cosa più ovvia che potevano pensare, perforare la plastica con proiettili sparati con una pistola. Durante gli esperimenti balistici le prove supplementari per vedere una rapida polimerizzazione è stata fornita dal video ad alta velocità, con le immagini termiche dimostra l’immediato aumento della viscosità quando le resine di trietilborano sono a contatto con l’ossigeno atmosferico.
Scott Zavada ha aggiunto:
«Mentre altri ricercatori per i materiali di autoriparazione hanno utilizzato transizioni simili al liquido-solido, il nostro metodo permette lo sviluppo di materiali in grado di sigillare una perforazione in pochi secondi, molto più veloce rispetto ai metodi descritti in precedenza.
La sfida è stata quella di non avere presenza di ossigeno tra tutti i fogli di plastica quando sono messi insieme. E’ difficile andare in un altro laboratorio e ricreare quelle condizioni, qui abbiamo un laboratorio molto specifico per il degasaggio (nell’ingegneria chimica, il degasaggio è il procedimento che porta alla rimozione di gas disciolti nei liquidi, in genere acqua o soluzioni acquose. Il degasaggio può essere svolto per varie ragioni: ad esempio può essere effettuato quando si vuole ottenere un solvente privo di aria o ossigeno per evitare reazioni indesiderate con il soluto, oppure per evitare la formazione di bolle in un liquido che deve essere successivamente solidificato (la presenza delle bolle, infatti, incide sulle proprietà meccaniche del materiale).
Materiali di autoriparazione non sono nuovi, in realtà esiste un’ampia gamma di polimeri che possono “guarire” se stessi, per esempio quelli utilizzati per gli schermi di cellulari o per i fori in giacche impermeabili.
Il materiale plastico sviluppato da Zavada e Scott è di gran lunga il più veloce, si dice, secondo quanto è grande il foro, maggiore è la velocità con cui si scioglie l’ossigeno per fare la riparazione in pochi secondi.
Il team il prossimo mese farà esperimenti presso la Glenn Research Center della NASA a Cleveland, testerà il materiale in un ambiente controllato che imita lo spazio. Tutti i test precedenti sono stati fatti a pressione atmosferica, ora vogliono vedere come si comporta in assenza di gravità. I ricercatori sperano di ultimare il test entro la fine dell’anno, poi consegneranno la plastica alla NASA per vedere come potrà essere incorporata in tute spaziali e habitat.
