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Suole delle scarpe che si auto-riparano, il segreto è nella stampa 3D basata su fotopolimerizzazione

Un progetto di ricerca della University of Southern California Viterbi School of Engineering punta a realizzare materiali gommosi con capacità auto-riparante.

Suole delle scarpe, pneumatici e dispositivi gommosi domani potrebbero essere in grado di auto-ripararsi. Almeno questo è l’obiettivo di un progetto di ricerca della University of Southern California Viterbi School of Engineering, che ha sviluppato, grazie alla stampa 3D, un nuovo tipo di materiale a base di una speciale resina.

In pratica la stampante 3D usata per lo studio sfrutta la fotopolimerizzazione, ovvero si affida alla luce per solidificare una resina liquida per ottenere qualsiasi tipo di forma o geometria. L’auto-riparazione si deve all’impiego di disolfuri – ottenuti, durante il processo, dalla reazione chimica dei tioli al contatto con un ossidante.

“Quando incrementiamo gradualmente l’ossidante, l’azione di auto-riparazione diventa più forte, ma la fotopolimerizzazione si indebolisce”, ha spiegato il professor Qiming Wang, che sta collaborando al progetto. “C’è una competizione tra queste due azioni. E alla fine abbiamo trovato il compromesso che può consentire sia l’alta capacità di riparazione che una relativa rapida fotopolimerizzazione”.

Suola che si auto-ripara - Immagine di Xin e Kunhao Yu

Attualmente la sperimentazione ha consentito di “stampare” in 5 secondi circa 17,5 mm quadrati di materiale e quindi realizzare oggetti in 20 minuti. L’eventuale auto-riparazione avviene poi in poche ore. Ad esempio per un taglio netto ci sono volute 2 ore a 60° – 4 ore invece per le apparecchiature elettroniche – ma alzando le temperature si può fare meglio.

Lo studio pubblicato su NPG Asia Materials ha citato come esempi la creazione di suole di scarpe, robot morbidi, compositi multifase e sensori elettronici.

“In realtà mostriamo che a temperature diverse – da 40 gradi Celsius a 60 gradi Celsius – il materiale può ripararsi fino a quasi il 100% “, ha assicurato un altro ricercatore. “Cambiando la temperatura, possiamo manipolare la velocità di riparazione, anche a temperatura ambiente il materiale può ancora auto-ripararsi”.

Il progetto, finanziato da Air Force Office of Scientific Research Young Investigator Program e National Science Foundation, proseguirà nello sviluppo di altri materiali capaci di fornire diversi livelli di rigidità. In questo modo potrebbero essere realizzate anche particolari dei veicoli, materiali compositi ed eventualmente giubbetti anti-proiettile.