"Dalla foglia di loto alla foglia artificiale a base di grafene". Con queste parole l'Università di Trento, in collaborazione con la Duke University e il MIT hanno presentato il loro ultimo traguardo tecnologico, ottenuto grazie al prezioso contributo del professor Nicola Pugno, fondatore del "Laboratory of Bio-Inspired Nanomechanics" e da poco entrato a far parte del corpo docente dell'Università di Trento.
Foglia di grafene sperimentale
I ricercatori di ingegneria dei materiali dei tre atenei hanno tentato di ricreare in laboratorio una delle caratteristiche di questa pianta acquatica, contraddistinta da una struttura che la rende estremamente idrorepellente e che la mantiene sempre pulita e protetta. Tali qualità, se riprodotte artificialmente, potrebbero consentire lo sviluppo di "nanomateriali bio-ispirati per l'auto-pulizia e l'anti-adesività" utili in ambito industriale. Il problema però è che il loto non ha una idrofobia controllabile, ed è proprio qui che l'impegno dei ricercatori è stato cruciale.
"La sfida della ricerca è stata quindi quella di ricreare un materiale che possa avere un comportamento modificabile e intelligente per adattarlo ad applicazioni molto diverse: dai sistemi elettronici flessibili e trasparenti di ultima generazione fino alla nanomedicina", si leggete sul sito dell'Università di Trento. Dopo calcoli nanomeccanici e simulazioni, i ricercatori sono riusciti a ricreare in laboratorio una foglia artificiale multifunzionale a base di grafene. Più precisamente gli studiosi hanno stropicciato un foglio di grafene, facendole aderire a un substrato polimerico molto cedevole.
Foglia di grafene atomistica
Questo substrato è stato poi sottoposto a tensione meccanica che ha modificato la topologia superficiale, passata da stropicciata a liscia. In questo modo si è ottenuta una superficie multifunzionale intelligente che, ad esempio, può passare dall'essere super-idrofoba a idrofila, proprio grazie a questo effetto topologico.
"La foglia artificiale che abbiamo creato - spiega Nicola Pugno, ordinario di Scienza delle Costruzioni al Dipartimento di Ingegneria civile, ambientale e meccanica - è anche conduttiva e conserva la possibilità di deformazioni estreme senza rottura. Una caratteristica fondamentale, ad esempio, per lo sviluppo di sistemi elettronici flessibili di prossima generazione".
Prof. Nicola Pugno
"In più la foglia realizzata è trasparente, con trasparenza anch'essa controllabile. Questo comportamento multifunzionale intelligente è reversibile grazie alla robustezza del sistema, che quindi rimane funzionante per moltissimi cicli. Le applicazioni possono essere molteplici, anche grazie alla dimensione macroscopica del sistema. Per dare un'idea delle potenzialità di questa scoperta, è già stato realizzato come esempio un muscolo artificiale", ha aggiunto il professor Pugno.
Il lavoro è stato finanziato anche dall'European Research Council col progetto sui super-nanomateriali bio-ispirati gerarchici, coordinato proprio dal professor Pugno. Lo studio "Multifunctionality and control of the crumpling and unfolding of large-area graphene" è disponibile sul sito web di Nature Materials (DOI 10.1038/NMAT3542).