Un gruppo di chimici e ingegneri dell'Università di Stanford ha creato il primo materiale sintetico sensibile al tatto e capace di autoripararsi ripetutamente e velocemente, a temperatura ambiente. La prospettiva d'impiego è quella di creare rivestimenti per prodotti hi-tech come tablet e smartphone, che potrebbero mantenersi sempre come nuovi rimarginando i segni dell'uso.
L'idea non è nuova, dato che poco tempo fa il professor Professor Marek W. Urban dell'Università del Mississippi aveva realizzato un materiale plastico in grado di simulare la capacità della pelle umana di guarire da graffi e tagli. La differenza è che in quel caso il processo di autoriparazione avveniva tramite esposizione alla luce, mentre in questo caso non è necessaria nemmeno questa accortezza. Inoltre, la pelle sintetica prodotta dal dottor Zhenan Bao è anche sensibile al tocco, quindi sembra un ulteriore passo in avanti nell'imitazione del tessuto umano.
La prova decisiva: il taglio con il bisturi
Il livello di autoriparazione è notevole: funziona sia con tagli sia con strappi veri e propri, ed è in grado di rimarginarsi ripetutamente, cosa che non succede con i prodotti realizzati finora, perché non sono capaci di rigenerare la propria struttura chimica, quindi possono autoripararsi una sola volta.
Inoltre, come spiegato dal professor Benjamin Chee-Keong Tee sulla rivista Nature Nanotechnology, questo materiale è anche in grado di condurre energia elettrica, una proprietà che secondo il luminare è fondamentale per associarlo con il mondo digitale.
Il risultato rivoluzionario è stato ottenuto combinando un polimero plastico con la conduttività di un metallo. La base del materiale è una plastica costituita da lunghe catene di molecole unite da legami di idrogeno, rappresentati dall'attrazione relativamente debole fra le zone caricate positivamente di un atomo e quelle caricate negativamente di un altro atomo della catena adiacente.
Wang Chao, coautore della ricerca, ha spiegato che "sono proprio questi legami dinamici a conferire al materiale le proprietà di auto guarigione". Le molecole si rompono facilmente, ma quando si riconnettono i legami si riorganizzano e si ripristina la struttura originaria. Il risultato è un materiale flessibile, che si autoripara anche a temperatura ambiente.
Accostando i lembi il materiale si autoripara
I ricercatori hanno poi aggiunto a questo polimero elastico minuscole particelle di nichel, che aumentano la resistenza meccanica e, grazie alla ruvidità apprezzabile su scala nanometrica, lo rendono conduttivo. Il risultato è un polimero con caratteristiche non comuni: "la maggior parte dei materiali plastici sono buoni isolanti, questo è un ottimo conduttore" ha spiegato Bao.
In più la torsione o la pressione cambiano la distanza tra le particelle di nichel e, di conseguenza, la facilità con cui gli elettroni possono muoversi. Questi cambiamenti nella resistenza elettrica possono essere tradotti in informazioni sulla pressione e la tensione sulla pelle. Questa proprietà secondo Tee profila anche un impiego nell'ambito delle protesi.
La sperimentazione è consistita nel verificare la capacità del materiale di ripristinare sia la resistenza meccanica sia la conducibilità elettrica dopo un danno. I ricercatori hanno tagliato una sottile striscia a metà con un bisturi, quindi hanno riavvicinato i due lembi con una leggera pressione: in pochi secondi sono stati recuperati per il 75%. Lasciando i lembi a contatto per circa 30 minuti invece la ripresa è stata vicina al 100%. Inoltre, dopo 50 tagli e riparazioni il campione ha ripreso le caratteristiche originarie.
Bao e i suoi collaboratori ora devono risolvere un piccolo problema: il nichel ha una funzione importante nella conduttività del materiale, ma ostacola parzialmente il processo di guarigione. Per questo il gruppo di sviluppo ha in programma la manipolazione delle nanoparticelle o delle proprietà chimiche del polimero per aggirare l'ostacolo. Inoltre, bisogna fare in modo che il materiale sia trasparente, cosa che al momento non è, altrimenti l'impiego tecnologico sarebbe impraticabile.