Scienza

Nylon come componente per dispositivi elettronici trasparenti

Nylon come componente per dispositivi elettronici trasparenti

Gli scienziati sviluppano una soluzione di nylon ferroelettrico processabile per lo sviluppo di circuiti elettronici trasparenti.

Mentre l'industria microelettronica si sta spostando verso gadget elettronici indossabili e tessuti elettronici (e-)textiles, i materiali elettronici compresi, come il ferroelettrico, dovrebbero essere integrati con i nostri vestiti. I nylon, una famiglia di polimeri sintetici, furono introdotti per la prima volta negli anni '20 per le calze da donna e sono oggi tra le fibre sintetiche più utilizzate nei tessuti. Sono costituiti da una lunga catena di unità molecolari ripetute, cioè polimeri, in cui ciascuna unità di ripetizione contiene una disposizione specifica di idrogeno, ossigeno e azoto con atomi di carbonio.

Oltre all'uso nei tessuti, è stato scoperto che alcuni nylon presentano anche le cosiddette “proprietà ferroelettriche”. Ciò significa che le cariche elettriche positive e negative possono essere separate e questo stato può essere mantenuto. I materiali ferroelettrici sono utilizzati in sensori, attuatori, memorie e dispositivi per la raccolta di energia. Il vantaggio nell'uso dei polimeri è che possono essere liquefatti utilizzando solventi adeguati e quindi elaborati da una soluzione a basso costo per formare film sottili flessibili adatti a dispositivi elettronici come condensatori, transistor e diodi. Ciò rende i polimeri ferroelettrici una scelta praticabile per l'integrazione con i tessili elettronici. Sebbene i polimeri di nylon abbiano trovato negli anni importanti applicazioni commerciali nei tessuti e nelle fibre, la loro applicazione nei dispositivi elettronici è stata ostacolata perché era impossibile creare pellicole sottili di alta qualità di nylon ferroelettrico mediante l'elaborazione della soluzione.

Gli scienziati dell'MPI-P, in collaborazione con ricercatori dell'Università Johannes Gutenberg di Magonza e dell'Università di Tecnologia di Lodz, hanno risolto questo problema quarantennale e hanno sviluppato un metodo per fabbricare condensatori a film sottile di ferro ferroelettrico sciogliendo il nylon in un miscela di acido trifluoroacetico e acetone e solidificandola nuovamente sotto vuoto. Questo lavoro è stato pubblicato su Science Advances. (1)

Ibernazione umana secondo la scienza

Ibernazione umana secondo la scienza

A livello scientifico, ibernazione significa variazione della condizione biologica in cui le funzioni vitali sono ridotte al minimo.

Proposto al cinema da Woody Allen ne 'Il dormiglione' (1973), da Steve Maner in 'Amore per sempre' (1992) e da Cameron Crowe in 'Vanilla Sky' (2001), l'ibernazione è affrontata anche in diverse opere letterarie: è al centro del libro di James Halperin 'The first immortal' del 1998 e, più recentemente, del romanzo di Don DeLillo 'Zero K' (2016). Non è difficile capire perché il tema affascini: da sempre gli esseri umani coltivano il sogno di contrastare l'invecchiamento e conquistare l'immortalità.

Proprio come Ross Lockhart, il protagonista del libro di DeLillo, che decide di congelare la moglie colpita da un cancro incurabile, per risvegliarla in un futuro in cui la medicina sarà avanzata a tal punto da riuscire a curare tutte le patologie, anche il tumore. Già molte persone si sono fatte crioconservare dopo il decesso (attualmente l'ibernazione è permessa solo post-mortem) e a fornire il servizio sono società come le statunitensi Alcon e Cryonics e la russa KrioRuss.

Ma in cosa consiste l'ibernazione? “È una condizione biologica in cui le funzioni vitali sono ridotte al minimo, il battito cardiaco e la respirazione rallentano, il metabolismo si riduce e la temperatura corporea si abbassa”, spiega Roberto Volpe del Servizio prevenzione e protezione (Spp) del Cnr. “Può essere avvicinata al letargo degli animali nel quale, comunque, non si raggiungono mai temperature inferiori a pochi gradi sopra lo zero. A esso ricorrono diversi tipi di invertebrati, ma anche anfibi, rettili, mammiferi come l'orso bruno, il tasso, la marmotta, soprattutto in inverno, nelle regioni fredde o temperate”.

A livello scientifico, l'ibernazione è un'opportunità oggetto di studio: in particolare, la medicina spaziale cerca di applicarla sugli astronauti impegnati nelle lunghe missioni, come sta facendo l'azienda SpaceWorks di Atlanta finanziata dalla Nasa.

Robot indossabile per camminare e correre più facilmente

Robot indossabile per camminare e correre più facilmente

Un exosuit versatile e portatile che aiuta sia a camminare che a correre evidenzia il potenziale di robot indossabili leggeri.

I ricercatori dei laboratori accademici e industriali hanno precedentemente sviluppato dispositivi robotici per la riabilitazione e altre applicazioni della vita che possono aiutare a camminare o correre, ma nessun dispositivo portatile non legato può fare entrambe le cose in modo efficiente. Assistere la deambulazione e la corsa con un singolo dispositivo rappresenta una sfida a causa della diversa biomeccanica fondamentalmente delle due andature. Tuttavia, entrambe le andature hanno in comune un'estensione dell'articolazione dell'anca, che inizia nel momento in cui il piede viene a contatto con il suolo e richiede una notevole energia per spingere il corpo in avanti.

Come riportato di recente da Science, (1) un team di ricercatori presso il Wyss Institute di Harvard per l'ingegneria biologicamente ispirata, la John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) e l'Università del Nebraska Omaha, ha sviluppato un dispositivo portatile che effettua il monitoraggio dell'andatura e dell'estensione specifica dell'anca durante la camminata e la corsa. Il loro leggero exosuit è costituito da componenti tessili indossati in vita e sulle cosce con un sistema di azionamento mobile attaccato alla parte bassa della schiena che è controllato da un algoritmo in grado di rilevare, con estrema precisione, il passaggio dalla semplice camminata alla corsa e viceversa.

Il team ha prima dimostrato che il dispositivo indossato dagli utenti nei test indoor basati su tapis roulant, in media, ha ridotto i loro tassi metabolici nella camminata del 9,3% e nella corsa del 4% rispetto a quando camminavano e correvano senza il dispositivo.

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