Scienza

Nuovo metamateriale si trasforma in nuove forme

Nuovo metamateriale si trasforma in nuove forme

Un nuovo tipo di metamateriale progettato ha la capacità di cambiare forma in modo sintonizzabile, assumendo nuove proprietà.

Mentre la maggior parte dei materiali riconfigurabili possono alternare tra due stati distinti, il modo in cui un interruttore si accende o si spegne, la forma del nuovo materiale può essere regolata con precisione, calibrando le sue proprietà fisiche come desiderato. Il materiale, che ha potenziali applicazioni nell'immagazzinamento dell'energia di prossima generazione e nei micro-dispositivi bio-impiantabili, è stato sviluppato da un team congiunto Caltech-Georgia Tech-ETH Zurigo nel laboratorio di Julia R. Greer. (1)

Julia R. Greer. Ruben F. and Donna Mettler Professore di Scienza dei materiali, Meccanica e Ingegneria medica nella Divisione Ingegneria e Scienza applicata di Caltech, crea materiali a partire da blocchi di micro e nanoscala che sono disposti in architetture sofisticate che possono essere periodiche, come un reticolo.

La maggior parte dei materiali progettati per cambiare forma richiedono uno stimolo nel momento in cui assorbe l'acqua.

Al contrario, il nuovo nanomateriale si deforma attraverso una reazione di lega di silicio-litio guidata elettrochimicamente, il che significa che può essere finemente controllato per raggiungere qualsiasi stato "intermedio", rimanere in queste configurazioni anche dopo la rimozione dello stimolo ed essere facilmente invertito.

Pelle intelligente che cambia colore al sole

Pelle intelligente che cambia colore al sole

Sviluppare una pelle flessibile, ispirata ai camaleonti, che cambia colore in risposta al calore e alla luce solare.

Alcune creature, come i camaleonti e i tetra pesci al neon, possono alterare i loro colori per mimetizzarsi, attirare un compagno o intimidire i predatori. Gli scienziati hanno cercato di replicare queste abilità per creare "skin intelligenti" artificiali, ma finora i materiali non sono stati robusti.

Ora, i ricercatori che hanno riferito in ACS Nano (1) hanno preso una pagina dal playbook del camaleonte per sviluppare una pelle flessibile che cambia colore in risposta al calore e alla luce solare.

Le tonalità della pelle di camaleonte non si basano su coloranti o pigmenti come fanno la maggior parte dei colori, ma invece su particelle composte da minuscole strutture note come cristalli fotonici. La luce si riflette da queste superfici microscopiche e interferisce con altri fasci di luce riflessa producendo un colore.

La tonalità cambia quando varia la distanza tra i cristalli fotonici, ad esempio quando un camaleonte si tende o rilassa la sua pelle. Per imitare queste abilità naturali, gli scienziati hanno incorporato cristalli fotonici in materiali flessibili, come gli idrogel, e hanno cambiato i loro colori contraendo o espandendo il materiale come una fisarmonica.

Tuttavia, queste grandi fluttuazioni dimensionali possono sforzare i materiali e farli piegare. Il dottor Khalid Salaita (2) e colleghi volevano dare un'occhiata più da vicino alla pelle di camaleonte e usare ciò che hanno imparato per progettare una pelle intelligente che tenga conto della tensione.

Eruzioni vulcaniche: inibiscono il recupero dell'ozono


Le forti eruzioni vulcaniche potrebbero interrompere i processi di recupero dell'ozono.

Da quando il buco nell'ozono antartico è stato rilevato nel 1985, il suo assottigliamento ha suscitato notevoli preoccupazioni. Gli sforzi delle comunità internazionali hanno portato al successo del “Protocollo di Montreal sulle sostanze che distruggono lo strato di ozono”, firmato nel 1987, che vietava la produzione e l'uso globale di clorofluorocarburi, la principale causa dell'ozono impoverito. Da allora, le sostanze che riducono lo strato di ozono (ODS) nella stratosfera sono state gradualmente cancellate ed è stata evitata un'ulteriore distruzione dell'ozono. Lo strato di ozono si è gradualmente ripreso dal basso verso l'alto e gli scienziati stimano che raggiungerà il livello degli anni '80 entro la metà di questo secolo.

“Tuttavia, forti eruzioni vulcaniche, specialmente quando esplode un super vulcano, avranno un forte impatto sull'ozono e potrebbero interrompere i processi di recupero dell'ozono”, afferma il professore associato Ke Wei dell'Istituto di fisica atmosferica, Accademia cinese delle scienze. Wei è l'autore corrispondente di un articolo recentemente pubblicato su Advances in Atmospher Sciences. (1)

Per stimare l'effetto di un possibile super vulcano sullo strato di ozono in via di recupero, il team di Ke Wei ha lavorato con scienziati russi e ha utilizzato un modello di trasporto e un modello chimico-climatico per simulare l'impatto delle eruzioni super vulcaniche sull'ozono stratosferico durante diversi periodi di recupero dell'ozono.

I risultati mostrano la percentuale dell'esaurimento totale globale medio dell'ozono. “metà livello di ODS degli anni '90” è stato di circa il 6% e la percentuale è del 6,4% nei tropici. Quando vengono rimossi tutti gli ODS antropogenici e rimangono solo le fonti naturali (principalmente CH3Cl e CH3Br), un'eruzione super vulcanica produce un impoverimento globale di ozono medio del 2,5%, con una perdita del 4,4% nei tropici.

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