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Traduzione a cura di Denis Gobbi

Un team guidato da ricercatori della UCLA Henry Samueli School di Ingegneria e Scienze Applicate ha creato un metallo strutturale super-forte ma leggero con un forza specifica eccezionalmente resistente in termini assoluti. Il nuovo metallo è composto da magnesio infuso in maniera densa e omogenea con nanoparticelle ceramiche di carburo di silicio. Potrebbe essere utilizzato per creare aeroplani, moduli spaziali e auto più leggere – aiutando a migliorare l’efficienza energetica di questi mezzi – come anche nell’industria dell’elettronica portatile e dei dispositivi biomedici.

Per creare questo metallo super-forte ma leggero, la squadra ha trovato un nuovo modo per disperdere e stabilizzare nanoparticelle all’interno del metallo fuso. Hanno anche sviluppato un metodo di manifattura scalabile che potrebbe aprire la strada per altri metalli superleggeri con caratteristiche simili. La ricerca è stata pubblicata su Nature.

“E’ stato ipotizzato che le nanoparticelle potrebbero realmente rafforzare la resistenza dei metalli senza danneggiarne la plasticità, specialmente metalli leggeri come il magnesio, ma nessun gruppo è mai stato in grado di disperdere nanoparticelle ceramiche in metalli fusi fino ad ora”

ha affermato Xiaochun Li, il principale indagatore sulla ricerca con cattedra Raytheon in Ingegneria Manifatturiera all’UCLA.

“Con una infusione di processi fisici e materiali, il nostro metodo apre un nuovo mondo riguardante il miglioramento delle caratteristiche dei metalli per superare le sfide della società moderna nel campo dell’energia e della sostenibilità.”

 

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Sulla sinistra, un campione deformato del metallo puro; sulla destra, il nuovo e resistente metallo composto da magnesio e nanoparticelle di carburo di silicio. Ogni micro-colonna ha un diametro di circa 4 micrometri. Credit: UCLA Scifacturing Laboratory

 

I metalli strutturali sono metalli portanti; essi vengono utilizzati negli edifici e nei veicoli. Il magnesio, con due terzi della densità rispetto all’alluminio, è il più leggero metallo strutturale. Il carburo di silicio è una ceramica ultra-resistente comunemente utilizzata nelle lame da taglio industriali. La tecnica dei ricercatori che infonde un grande numero di particelle di carburo di silicio più piccole di 100 nanometri nel magnesio aggiunge una quantità significante di resistenza, rigidità, plasticità e durabilità ad alte temperature.

Il nuovo magnesio infuso con carburo di silicio dei ricercatori ha dimostrato livelli record di resistenza specifica – ovvero quanto peso un materiale può sopportare prima di rompersi – e modulus – la rigidità del materiale in rapporto al suo peso. ha inoltre dimostrato una stabilità superiore ad alte temperature.

Le particelle di ceramica sono a lungo state considerate potenzialmente in grado di migliorare i metalli. L’inconveniente con particelle di ceramica su microscala stava nel processo d’infusione causava una perdita di plasticità.

Le particelle su nanoscala, al contrario, possono migliorare la resistenza mantenendo e addirittura migliorando la plasticità dei metalli. Il nuovo problema consisteva nel fatto che le particelle di ceramica tendevano a raggrupparsi insieme piuttosto che a distribuirsi omogeneamente a causa della tendenza delle piccole particelle nell’attrarsi l’una con l’altra.

Per risolvere questo problema, i ricercatori hanno disperso le perticelle in una lega di magnesio e zinco. La scoperta di questa nuova dispersione nanoparticellare fà affidamento sull’energia cinetica del movimento delle particelle. Questa le stabilizza e ne previene l’aggregazione.

Per migliorare ulteriormente la forza del materiale, i ricercatori hanno usato una tecnica chiamata torsione ad alta pressione per comprimerlo.

“I risultati che abbiamo ottenuto fino ad ora sono semplicemente stati ottenuti graffiando la superficie del tesoro nascosto di una nuova classe di metalli con proprietà e funzionalità rivoluzionarie,” ha affermato Li.

Il nuovo metallo (più accuratamente chiamato metallo nanocomposto) è composta dal 14% circa di nanoparticelle di carburo di silicio e dall’86% di magnesio. I ricercatori hanno fatto notare che il magnesio è una risorsa abbondante e che il suo utilizzo su scala maggiore non causerà danni all’ambiente.

Fonte: http://phys.org/

 

 

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Traduzione a cura di Denis Gobbi

Preparatevi. Elon Musk  ha già scolpito visione del futuro dei pagamenti online, dell’energia solare, delle auto elettriche e dei lanci spaziali con le sue aziende PayPal, SolarCity, Tesla e SpaceX. Il prossimo anno, tenterà di lasciare il segno nel settore dei trasporti pubblici, testando prototipi di un sistema chiamato Hyperloop.

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Musk ha menzionato per la prima volta quest’idea nel 2012. Consiste in capsule passeggeri che sfrecciano all’interno di una serie di tubi a bassa pressione a circa 1100 km/h, cavalcando un cuscino d’aria piuttosto che affidarsi a ruote e cuscinetti. Le capsule da 28 persone vengono accellerate alla loro massima velocità utilizzando una serie di magneti.

Attorno a giugno del prossimo anno (Giugno 2016 ndt), su un percorso di prova lungo due chilometri accanto alla sua base operativa a Hawthorne, in California, la SpaceX di Musk pianifica di organizzare una competizione per testare capsule di diversi progetti ideati da studenti e ingegneri indipendenti.

L’azienda ha comunicato che non intende costruire nessun progetto Hyperloop da sè, ma vuole piuttosto supportare altre aziende e start-up che intendono farlo. Una di queste, chiamata Hyperloop Transportation Technologies, ha in progetto di costruire il suo circuito di prova di 8 chilometri in California.

Queste prove saranno il primo passo verso una tipologia di trasporto completamente diversa. Nel suo rapporto del 2013 Musk ha calcolato che l’Hyperloop utilizzerà molta meno energia degli attuali sistemi di trasporto: circa dieci volte meno rispetto ad auto o aeroplani per viaggio.

Musk ha inoltre stimato che le capsule dell’Hyperloop saranno capaci di viaggiare i 550 chilometri che separano Los Angeles e San Francisco in appena 35 minuti. Londra – Parigi richiederebbe 21 minuti. Alla faccia tua, Eurostar!

 

 

Fonte: New Scientist

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Traduzione a cura di Denis Gobbi

La nuova batteria agli ioni di alluminio può rimpiazzare molte batterie agli ioni di litio e alcaline ancor oggi in uso.

 

 

Gli scienziati dell’Università di Stanford hanno inventato la prima batteria di alluminio ad alte prestazioni. Ha una lunga durabilità, si ricarica velocemente ed è a basso costo. I ricercatori affermano che la nuova tecnologia offre un’alternativa sicura alle batterie commerciali attualmente diffuse.

Abbiamo sviluppato una batteria ricariabile che può rimpiazzare quelle attuali, quali le batterie alcaline ad esempio, dannose per l’ambiente e le batteria agli ioni di litio che occasionalmente possono prendere fuoco. La nostra nuova batteria non prenderà mai fuoco, nemmeno trapanandola.

Hongjie Dai, professore di chimica a Stanford

Dai e i suoi colleghi descrivono la loro nuova creazione in “Una batteria ricaricabile ultravelocemente agli ioni di alluminio” articolo pubblicato il 6 aprile sull’edizione online di Nature.

L’alluminio è stato a lungo un materiale attraente per quanto riguarda l’impiego nelle batterie, sopratutto per il suo basso costo, la bassa infiammabilità e l’alta capacità di immagazzinamento di energia. Per decenni, i ricercatori hanno tentato invano di sviluppare una batteria agli ioni di alluminio che potesse essere commercializzata. La sfida chiave da vincere consisteva nel trovare materiali capaci di produrre voltaggio sufficiente dopo ripetuti cicli di carica e scarica.

 

 

 

Catodi di Grafite

Una batteria agli ioni di alluminio consiste in due elettrodi: un anodo caricato negativamente fatto di alluminio e un catodo caricato positivamente.

Sono stati sperimentati catodi di diversi materiali. Abbiamo accidentalmente scoperto che una soluzione semplice consisteva nell’utilizzo della grafite, in pratica carbonio. Nel nostro studio, abbiamo identificato alcuni tipi di grafene che ci permettono di ottenere ottime prestazioni.

ha detto Dai.

Per il prototipo, la squadra di Stanford ha assemblato l’anodo di alluminio e il catodo di grafite assieme a un liquido ionico elettrolitico all’interno di un sacchetto ricoperto da un polimero flessibile.

L’elettrolita è in pratica un sale liquido a temperatura ambiente, quindi è molto sicuro.

– Ming Gong studente di Stanford co-autore dello studio

Le batterie di alluminio sono più sicure delle convenzionali batterie agli ioni di litio utilizzate in milioni di computer e cellulari al giorno d’oggi, ha aggiunto Dai.

Le batterie agli ioni di litio possono causare rischio d’incendio

Per fare un esempio, egli ha citato la recente decisione presa dalle compagnie aeree United e Delta di bandire i trasporti di stock di batterie agli ioni di litio sugli aerei passeggeri.

Nel nostro studio, abbiamo realizzato video dimostranti la possibilità di trapanare attraverso il rivestimento esterno della nostra batteria e continuare a farlo senza che ci sia rischio di sviluppare incendi. La batterie di litio possono comportarsi in maniera molto più imprevedibile, su un aereo, nella macchina o anche in tasca. A parte il discorso sicurezza, i nostri maggiori risultati però consistono nelle prestazioni di questa nuova batteria d’alluminio.

Per esempio la sua ricaricabilità ultra-veloce. Chi possiede uno smartphone sà che può richiedere ore caricare una batteria agli ioni di litio. Ma la squadra di Stanford ha riportato “tempi di ricarica straordinari” da meno di un minuto con il prototipo di alluminio.

La durabilità è un altro importante fattore, batterie di alluminio sviluppate in altri laboratori morivano abitualmente dopo appena un centinaio di cicli di carica/scarica. La batteria di Stanford è stata capace invece di durare più di 7.500 cicli senza sperimentare nessuna perdita di capacità.

L’autore ha scritto:

Questa è stata la prima volta dove una batteria agli ioni di litio a carica ultra-veloce è stata assemblata e testata con stabilità oltre svariate migliaia di cicli

In comparazione, una batteria agli ioni di litio abitualmente non supera i mille cicli.

Gong ha poi aggiunto:

Un’altra caratteristica della batteria d’alluminio  consiste nella sua flessibilità. Puoi fletterla e piegarla, ha quindi un’impiego potenziale nei dispositivi elettronici flessibili. L’alluminio oltretutto è molto più economico del litio.

 

 

Applicazioni

In aggiunta ai piccoli dispositivi elettronici, le batterie di alluminio potrebbero venire utilizzate per immagazzinare energia rinnovabile nella rete elettrica, ci dice Dai.

Le reti elettriche necessitano di batterie che possiedano un ciclo di vita molto lungo e che possano rapidamente immagazzinare e rilasciare energia. I nostri ultimi dati non ancora pubblicati suggeriscono che una batteria di alluminio possa venire ricaricata decine di migliaia di volte. E’ invece impensabile la costruzione di immense batterie agli ioni di litio da utilizzare allo stesso scopo.

La tecnologia agli ioni di alluminio offre oltretutto un’alternativa amichevole nei confronti dell’ambiente rispetto alle batterie alcaline usa e getta.

Milioni di consumatori utilizzano batteria AA e AAA da 1.5 volt. Le nostre batterie di alluminio generano circa 2 volt di elettricità. Nessuno ha mai raggiunto una cifra simile con l’alluminio.

Ma ulteriori miglioramenti saranno necessari per riuscira ed eguagliare il voltaggio delle batterie agli ioni di litio, aggiunge Dai.

Le nostre batterie producono la metà del voltaggio prodotto da una tipica batteria agli ioni di litio. Ma migliorando il materiale del catodo potremmo eventualmente incrementarlo assieme alla densità dell’energia immagazzinata. Per il resto la nostra batteria possiede già tutto quel che si potrebbe desiderare da essa: economicità, sicurezza, alta velocità di ricarica, flessibilità e un lungo ciclo di vita. Vedo un promettente futuro per questa nostra nuova batteria. E’ alquanto eccitante.

Altri collaboratori esterni dello studio affiliati a Stanford sono stati gli scienziati Mengchang Lin dell’Istituto Tecnologico di Ricerca Industriale di Taiwan, Bingan Lu dell’Università di Hunan e lo studioso Yingpeng Wu. Interni a Stanford citiamo invece Di-Yan Wang, Mingyun Guan, Michael Angell, Changxin Chen e Jiang Yang; nonchè Bing-Joe Hwang dell’Università Nazionale della Scienza e della Tecnologia di Taiwan.

Il principale supporto per la ricerca è stato fornito dal Dipartimento Statunitense per l’Energia, dall’Istituto Tecnologico di Ricerca Industriale di Taiwan, dal Progetto sul Clima e l’Energia Globale di Stanford, dal ” Precourt Institute for Energy” di Stanford e dal Ministero dell’Educazione di Taiwan.

 

Fonte: news.stanford.edu

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Traduzione a cura di Denis Gobbi

 

I suoi sostenitori credono sia un’opportunità per realizzare una società del post-lavoro, dove le macchine pensano ai lavori pesanti e l’occupazione così come oggi la conosciamo diverrà una cosa del passato.

Può il ciber-lusso diventare la norma? Fotografia: Everett Collection / Rex Feature

Nel tempo in cui i robot affollano le linee di produzione delle fabbriche, algoritmi fanno sterzare le auto e schermi touchscreen sostituiscono le cassiere dei supermercati, l’automazione stà diventando il nuovo spettro della società. I robot, dicono, stanno arrivando a rubarci il lavoro.

Lasciateli fare, rispondono i comunisti di lusso.

I prati cibernetici e le macchine dall’amorevole grazia

Localizzato nello spettro politico dell’estrema sinistra futurista, il comunismo di lusso completamente automatizzato (fully automated luxury communism – FALC) mira ad imbracciare l’automazione nella sua massima estensione. Questo connubio potrebbe sembrare un ossimoro, ma è proprio questo il punto: tutto ciò che verrà etichettato come comunismo di lusso diverrà difficile da ignorare.

C’è una tendenza nel capitalismo ad automatizzare il lavoro, per tramutare processi prima eseguiti da esseri umani in funzioni completamente automatiche”

ci dice Aaron Bastani, co-fondatore di Novara Media, che aggiunge:

Riconoscendo ciò, l’unico obiettivo utopico potrebbe essere la completa automatizzazione di tutto e la comune proprietà di ciò che è automatizzato.

Bastani e i suoi compagni comunisti di lusso credono che questi tempi di rapido cambiamento siano un’opportunità per realizzare una società del post-lavoro, dove le macchine si occupino di tutti i lavori pesanti e degradanti non per profitto ma per la comunità.

Le nostre richieste potrebbero essere una settimana lavorativa di 10/12 ore, un reddito minimo di base garantito, un’abitazione garantita per tutti, così come l’educazione, la sanità garantite e così via. Ci potrebbe essere ovviamente del lavoro non automatizzabile che richiederebbe l’impiego di lavoro umano, come ad esempio il controllo qualità, ma sarebbe minimo.

L’umanità potrebbe avere le sue praterie cibernetiche, gestite da macchine dotate di amorevole grazia.

Prendiamo Uber per esempio, una gigantesca compagnia. La sua visione consiste nell’avere entro il 2030 questa enorme flotta di auto senza guidatore. Ciò non richiede di essere gestito da una compagnia privata. Perchè lo dovresti volere? A Londra abbiamo le Bici Boris. Perchè non dovremmo avere qualcosa di simile ad Uber con auto automatizzate senza guidatore, fornite a livello municipale senza un motivo di profitto?

E questo è solo l’inizio

L’ideologia nasce da un groviglio di andamenti ben studiati. Attualmente, il tasso di progresso tecnologico e produttività lavorativa stà aumentando, ma le retribuzioni stagnano e le aziende tagliano posti di lavoro. Recenti ricerche indicano che il 35% dei lavori nel Regno Unito sono “a rischio” di automatizzazione. I professori del MIT Erik Brynjolfsson e James McAfee argomentano persuasivamente nel loro spesso citato “La Seconda Era delle Macchine” che i robot sono solamente che all’inizio del loro impatto sull’economia.

I prati cibernetici dell’umanità saranno gestiti da macchine dall’amorevole grazia. Fotografia: HD Wallpaper

Gli automi di nuova generazione offrono un numero di vantaggi tali da promettere l’obsolescenza della fatica, annoverando tra i fattori chiave strumenti come la stampa 3D e algoritmi abbastanza intelligenti da poter essere scambiati per esseri umani. Un era di abbondanza spalleggiata dalle macchine sembra profilarsi proprio dietro l’angolo.

Non stò dicendo che ci siamo già dentro, anche se in alcuni settori certamente lo siamo. Prendete per esempio al distribuzione di contenuti audio/video, abbiamo raggiunto la post-scarsità in questo settore. Ovviamente Spotify, iTunes o Wikipedia non sono modelli che creano cibo e sostentamento diretto per le persone. Tuttavia la speranza sussiste nel pensare che questa sia la testa di ponte emergente di un set di tendenze riguardanti il software e anche, a breve, l’hardware. Perchè queste sono le aspettative che accompagnano la fabbricazione libera di oggetti solidi, la stampa 3D, la biologia sintetica.

Bastani non è solo nell’evangelizzare un’era di ciber-lusso di massa. Membri del gruppo di sinistra Piano C diffondono lo slogan “Lusso per tutti” nella loro propaganda e nel loro ben progettato Tumblr, Comunismo di Lusso, mostrano simpatiche idee adottate anche nel corso di proteste studentesche.

Allo stesso modo, Brynjolfsson non trova l’idea di un lusso popolare automatizzato bizzarra. Al contrario.

Un mondo di abbondanza incrementale, anche di lusso, non solo è possibile, ma probabile. Molte delle cose che consideriamo necessità oggi come il servizio telefonico, le automobili, il sabato libero, erano beni di lusso in passato.

Nel comunismo di lusso totalmente automatizzato si tratterà di occupare il panificio piuttosto che rubarne il pane. Fotografia: Bettmann/Corbis

La tecnologia può creare enorme abbondanza, ma la strada verso di essa potrebbe essere molto tortuosa perchè gli esistenti modelli di business e i metodi di creazione del valore vengono destabilizzati

Il Comunismo di Lusso Britannico

Il comunismo di lusso britannico sviluppa le sue radici a partire dai movimenti di protesta a metà del primo decennio di questo secolo, secondo Piano C, quando i suoi membri mostrarono il loro slogan “Lusso per tutti” ad una manifestazione di Berlino.

Ci sembra che questa domanda ben riassuma gli obiettivi di un movimento comunista moderno

– affermano i membri di Piano C.

Essi traggono i loro principi dalla trilogia fantascientifica “Marte Rosso” di Kim Stanley Robinson, dove un’utopia socialista si stabilisce sul pianeta rosso. Anche “Un Linguaggio Modello” fù una fonte d’ispirazione, un pamphlet utopico degli anni ’70 scritto da tre architetti. Bastani sostiene che la sua concezione di FALC è basata su di una moderna lettura del Capitale e di Gundrisse di Karl Marx.

Ovviamente, la storia è disseminata di impronte digitali di tecno-utopie irrealizzate e società libere dal lavoro usurante. Pensatori che vanno da Marx a Bertrand Russell furono certi che scienza, tecnologia e cooperazione umana fossero al punto di svolta necessario a liberare l’umanità dalle catene del lavoro.

La visione di dare a molti, se non addirittura alla maggior parte dei cittadini carichi di lavoro drasticamente ridotti è un concetto molto vecchio nei pensieri e negli scritti utopici.

afferma Howard Segal, professore di storia della scienza e della tecnologia all’Università del Maine e autore di Utopie: Una Breve Storia.

Egli punta l’attenzione verso l’armata industriale di Guardando Indietro (Looking Backguard – 1988) di Edward Bellamy e agli scritti dei tecnocratici del medio ‘900. Ma il comunismo di lusso forse trova una corrente culturale analoga e più recente in serie TV fantascientifiche come Star Trek, con i suoi replicatori e politici egalitari, o ancora nelle opere di Iain Banks legate all’universo culturale high-tech post scarsità (The Culture).

Eventualmente, Bastani vede il FALC raggiungere un obiettivo molto vicino a questi esempi – una società con controllo collettivo sui suoi mezzi ad alta tecnologia riduci-lavoro. Prevede anche quali piccoli lavori saranno necessari in futuro, come la continua ottimizzazione di stampanti 3D e robot per l’agricoltura. Essi saranno organizzati in modo simile a come oggi gli editori di Wikipedia gestiscono il loro dominio in modo decentralizzato e non gerarchico.

Ma prima di tutto ciò, e sopratutto in modo da poterci arrivare, esso spera di usare l’etichetta del comunismo di lusso come bandiera per convertire tutti alla causa. Tutto questo ha a che fare con la politica.

Considerate la canzone del rapper di Atalanta Migo, “Versace”, Migo dice:

Ottieni questi video che i bambini amano, dove è tutto completamente bizzarro, lusso ovunque. La storia del capitalismo ripete che se tu lavori duramente e giochi secondo le regole puoi ottenere tutto questo, il che è ovviamente una stronzata. Ma se tu dici hei guarda! se vuoi tutto questo, quello che ti serve è occupare i centri di produzione. Ci serve ottenerne l’automazione e subordinarla ai bisogni dell’essere umano, non al bisogno di profitto. Si tratta di occupare il panificio, piuttosto che rubarne il pane

Ovviamente presumendo siano i robot a dover impastare.

Fonte: theguardian.com

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Traduzione a cura di Denis Gobbi

Negli impianti eolici in Nord America e Europa, eleganti turbine equipaggiate con tecnologia all’avanguardia convertono l’energia del vento in elettricità. Ma, all’interno di queste pale ingegnerizzate modernamente, c’è un cuore di materiale decisamente poco raffinato tecnologicamente parlando: legno di balsa. Come altri prodotti che utilizzano sandwitch di pannelli per raggiungere una combinazione di leggerezza e forza strutturale, le pale delle turbine contengono strisce di legno di balsa dall’Ecuador (che provvede alla soddisfazione del 95% della domanda mondiale di questo materiale) sapientemente allineate. Per secoli, l’albero della Balsa è stato ritenuto pregiato per la sua velocità di crescita (in 5 anni un albero è già pronto per essere abbattuto e lavorato N.d.T.), la sua leggerezza e la sua resistenza rapportata alla densità del legno. Per contro il legno di balsa risulta costoso e le naturali variazioni nella qualità del legno possono essere d’ostacolo nel raggiungere crescenti richieste di precisione in quanto a performance richieste nel campo dell’eolico ed altre sofisticate applicazioni.

A mano a mano che i produttori di turbine aumentano le dimensioni delle pale eoliche – la più grande al mondo ora misura 75 metri, come l’apertura alare di un aereo di linea Airbus A380 – esse devono anche essere ingegnerizzate per mantenersi libere dal bisogno di manutenzione per decine di anni. Per riuscire a soddisfare queste crescenti richieste di precisione, minor peso e consistenza qualitativa, i costruttori stanno ora ricercando nuovi materiali adatti allo scopo da impiegare.

Usando un cocktail di fibre rinforzate con resine epossidiche termoindurenti, combinate con tecniche di estrusione 3d gli scienziati dell'”Harvard School of Engineering and Applied Sciences” (SEAS) e del “Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering” hanno sviluppato un materiale cellulare composito con particolarità senza precedenti riguardo a leggerezza e rigidità. A causa delle sue proprietà meccaniche e del processo di produzione, questo nuovo materiale imita e migliora la balsa e, a detta dei ricercatori, supera anche il miglior polimero e i migliori composti polimerici stampati in 3d attualmente disponibili.

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Un documento illustrante i risultati del team di ricerca è stato pubblicato online su “Advanced Materials”.

Fino ad oggi, la stampa 3d era stata utilizzata nel campo della termoplastica e delle UV – resine reticolabili – materiali che non sono considerati generalmente utili ingegneristicamente parlando per applicazioni strutturali. “Addentrandoci in una classe di materiali completamente nuova quali gli epossidici, apriamo nuovi vie che porteranno la stampa 3d ad essere efficacemente impiegata nella fabbricazione di strutture ultraleggere” ha affermato Jennifer A. Lewis, professore di Ingegneria Biologicamente Ispirata ad Harvard SEAS. “Essenzialmente, stiamo ampliando i materiali e i possibili campi di applicazione della stampa 3d.”

Il legno di balsa ha una struttura cellulare che minimizza il peso perchè la maggior parte dello spazio che occupa risulta vuoto, solamente le pareti cellulari sostengono il peso strutturale. Ha quindi un alta rigidità e forza specifica.” Spiega Luis, che oltre al suo ruolo ad Harvard è anche un membro facoltoso dell’Istituto Wyss. “Abbiamo preso in prestito quel design dalla natura e ne abbiamo creato un’altro composto ingegneristicamente.”

Lewis e Brett G. Compton, hanno sviluppato inchiostri di resina epossidica contenenti aumentatori di viscosità come piastrine di nanoargilla e un composto chiamato dimetil fosfato e riempitivi quali piccoli “baffi” di carbonato di silicio e fibre di carbonio. Il risultato è un inchiostro altamente fibroso che ha nella sua caratteristica chiave il poter essere facilmente controllato nell’orientamento delle fibre durante l’estrusione.

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La direzione presa nel depositare il composto ne determina la forza (pensate alla facilità con cui si spezza un pezzo di legno in parallelo lungo le fibre piuttosto che perpendicolarmente contro il grano).

Luis e Compton hanno dimostrato che grazie alla loro tecnica si può ottenere un composto rigido come il legno, dalle 10 alle 20 volte più rigido dei normali polimeri utilizzati dalle stampanti 3d commerciali, e il doppio più forti dei migliori composti attualmente esistenti in questo campo. L’abilità nel controllare l’allineamento dei riempitivi permette a chi li produce di modificarne digitalmente la composizione controllandone la rigidità e tenacità a seconda del design di riferimento.

“Questo rende possibile, per la prima volta, la stampa 3d di strutture a nido d’ape formate da celle rinforzate con fibre” afferma Lorna Gibson, professoressa di scienze dei materiali e ingegneria meccanica al Massachusetts Institute of Technology, nonchè una dei più grandi esperti in composti a celle, seppur non fosse coinvolta in questa ricerca. “Particolarmente significante è il modo in cui le fibre possono venire allineate mediante il controllo della loro proporzione – intesa come lunghezza relativa al diametro – e il diametro dell’ugello utilizzato. Questo segna un importante passo avanti nel design ingegneristico di materiali che simulano il legno, ovunque conosciuto per le sue lodabili qualità meccaniche in rapporto al suo peso.”

“Ottenendo man mano maggior controllo nell’allineamento delle fibre ed imparando ad integrare meglio il loro orientamento in design efficienti possiamo ancora ottimizzare l’efficienza di questo materiale” ha aggiunto Compton, facente parte ora dello staff di ricerca al Laboratorio Nazionale di Oak Ridge.  “Eventualmente, potremmo essere prossimamente capaci di cambiare il grado di allineamento e la composizione delle fibre riempitive in tempo reale durante la stampa.

fibre riempitive

Questo lavoro potrebbe trovare applicazione in molti campi inclusa l’industria automobilistica, dove i materiali leggeri sono una chiave nel raggiungimento di alti standard d’efficienza quanto a carburante consumato. Secondo una stima, tagliando anche solo 110 libbre di peso da ogni autoveicolo nel miliardo di autoveicoli presenti nelle strade del mondo produrrebbe un risparmio di 40 miliardi di dollari ogni anno.

La stampa 3d può trasformare radicalmente la produzione anche in altre vie. Lewis afferma che il prossimo passo consisterà nel testare resine termoindurenti per la creazione di diversi tipi di architettura includendo anche la tecnica di allineamento delle fibre precedentemente spiegata. Questo potrebbe portare in avanzamenti non solo nei materiali strutturali, ma anche nel campo dei composti conduttivi.

Fonte: Seas.harvard.edu

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