Scienziati hanno ingegnerizzato un nuovo materiale, può assorbire e rilasciare enormi quantità di energia

Il team di ricercatori dell’Università del Massachusetts Amherst ha recentemente annunciato nella rivista Pnas (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America) di aver progettato una nuova sostanza solida simile alla gomma che ha qualità sorprendenti, può assorbire e rilasciare grandissime quantità di energia, ed è programmabile.
Il nuovo materiale nel complesso, è molto promettente per una vasta gamma di applicazioni, dal consentire ai robot di avere più potenza senza utilizzare energia aggiuntiva, ai nuovi caschi e materiali protettivi che più rapidamente possono dissipare l’energia.
Alfred Crosby, professore di scienza e ingegneria dei polimeri presso l’Università del Massachusetts Amherst, responsabile della ricerca, ha affermato:
«Immagina un elastico, lo tiri indietro e quando lo lasci andare, vola attraverso la stanza. Ora immagina un super elastico, quando lo allunghi oltre un certo punto, si attiva l’energia extra immagazzinata nel materiale, appena lo lasci andare, vola lontano alla distanza di un chilometro».
L’ipotetico elastico è costituito da un nuovo metamateriale (un materiale creato artificialmente con peculiari proprietà elettromagnetiche che lo differenziano dagli altri materiali), composto da una sostanza progettata per avere una proprietà che non si trova nei materiali presenti in natura, combina una sostanza elastica simile alla gomma con minuscoli magneti incorporati al suo interno, questo nuovo materiale “elastomagnetico” sfrutta una proprietà fisica nota come sfasamento per amplificare notevolmente la quantità di energia che il materiale può rilasciare o assorbire.
Lo spostamento di fase si verifica quando un materiale passa da uno stato all’altro: si pensi all’acqua che si trasforma in vapore o al cemento liquido che si indurisce in un marciapiede. Ogni volta che un materiale sposta la sua fase, l’energia viene rilasciata o assorbita. E gli spostamenti di fase non sono solo limitati ai cambiamenti tra gli stati liquido, solido e gassoso, uno spostamento può avvenire da una fase solida a un’altra.
Lo spostamento di fase che rilascia energia può essere sfruttato come fonte di energia, ma ottenerne abbastanza è sempre stata la parte difficile. Alfred Crosby ha detto:
«Per amplificare il rilascio o l’assorbimento di energia, bisogna progettare una nuova struttura a livello molecolare o addirittura atomico, tuttavia ciò è difficile da fare, e ancora più difficile da realizzare in modo prevedibile, ma utilizzando i metamateriali abbiamo superato queste sfide, non solo abbiamo fatto nuovi materiali, ma anche sviluppato gli algoritmi di progettazione che permettono a questi materiali di essere programmati con risposte specifiche, rendendoli prevedibili».
Il team di ricercatori è stato ispirato da alcune delle reazioni fulminee viste in natura con le piante carnivore: lo scatto-chiusura delle trappole di Venere e quello delle formiche trappola che chiudono a scatto la loro potente bocca partendo da una posizione aperta.
Xudong Liang, autore principale dello studio, attualmente professore all’Harbin Institute of Technology, Shenzhen in Cina, ha completato questa ricerca mentre era all’Università del Massachusetts Amherst ha detto:
«Abbiamo portato questo materiale al livello successivo. Incorporando piccoli magneti nel materiale elastico, possiamo controllare le transizioni di fase di questo metamateriale. E poiché lo spostamento di fase è prevedibile e ripetibile, possiamo progettare il metamateriale per fare esattamente quello che vogliamo: assorbire l’energia di un grande impatto, o rilasciare grandi quantità di energia per un movimento esplosivo».

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