Edoardo Capuano

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.

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.

La plastica nei nostri rifiuti si scompone in minuscole particelle, causando conseguenze potenzialmente catastrofiche per la salute umana e i nostri sistemi acquatici.

Guidato dalle dottoresse Judy Lee (1) e Marie Enfrin (2) del Dipartimento di ingegneria chimica e di processo dell'Università del Surrey e dalla dottoressa Ludovic Dumée (3) dell'Istituto per i materiali dell'Università Deakin, il progetto ha studiato nano e microplastiche nei processi di trattamento delle acque e delle acque reflue.

Il team ha scoperto che piccoli pezzi di plastica si rompono ulteriormente durante i processi di trattamento, riducendo le prestazioni degli impianti di trattamento e incidendo sulla qualità dell'acqua. La ricerca dell'Università del Surrey e del Deakin's Institute for Frontier Materials è stata pubblicata dal Journal of Water Research. (4)

In passato vi sono stati studi sostanziali sull'inquinamento da microplastiche, ma la loro interazione con i processi di trattamento delle acque e delle acque reflue non era stata completamente compresa fino ad ora.

Circa 300 milioni di tonnellate di plastica vengono prodotte in tutto il mondo ogni anno e fino a 13 milioni di tonnellate vengono rilasciate nei fiumi e negli oceani, contribuendo a raggiungere l'impressionante cifra di circa 250 milioni di tonnellate di plastica entro il 2025. Poiché i materiali plastici non sono generalmente degradabili a causa degli agenti atmosferici o dell'invecchiamento, questo accumulo di inquinamento di plastica nell'ambiente acquatico crea una grande preoccupazione.