Sviluppi Innovativi nel Campo dei Sensori Stampati in 3D da DEVCOM CBC
Il dottor Brian Hauck, chimico ricercatore presso il Centro chimico biologico del Comando per lo sviluppo delle capacità di combattimento dell’Esercito Americano (DEVCOM CBC), insieme al suo team, ha intrapreso una ricerca rivoluzionaria con una domanda stimolante: è possibile stampare in 3D un sensore che cambia colore in presenza di agenti chimici di guerra e sostanze chimiche industriali nocive?
Se fosse realizzabile, tale sensore sarebbe on-demand, economico, compatto, estremamente leggero e semplice da trasportare e utilizzare sia per i militari sia per i soccorritori.
Finanziamenti per Idee Innovatrici
Questa proposta ad alto rischio e ad alto potenziale ha ricevuto un finanziamento iniziale di 30.000 dollari da parte di DEVCOM CBC attraverso il programma “Quick Empowerment takes to Successful Tomorrows” (QUEST). Il programma non pone limiti sul tipo di idee finanziabili, purché siano in linea con la missione del DEVCOM CBC, con progetti che possono variare da 5.000 a 100.000 dollari. Hauck e il suo gruppo sono stati uno dei 12 progetti su 26 a ricevere tale sostegno nel 2023.
Esperimenti e Scoperte Iniziali
L’obiettivo principale della ricerca era sperimentare con filamenti standard usati nella modellazione a deposizione fusa, un metodo di stampa 3D comune, per integrare un indicatore colorimetrico che cambiasse colore simile a una striscia di pH. Il sistema, denominato Chemically Reactive On-demand Materials (ChROMa), è stato testato immergendo un campione di filamento in un indicatore liquido e successivamente asciugandolo. Era essenziale determinare i tempi di immersione e asciugatura ottimali, e quale tipo di filamento mostrava il più evidente cambiamento di colore quando esposto a vapore chimico, testando diverse plastiche come nylon, acido polilattico e acrilonitrile butadiene stirene.
Attraverso l’uso del metodo Design of Experiment, che sfrutta l’analisi statistica per ridurre il numero di test necessari, il team ha ridotto il numero possibile di esperimenti da oltre 300 a 90. Il risultato migliore è stato ottenuto con nylon bianco immerso per 15 minuti e asciugato per quattro ore.
Prospettive Future e Applicazioni Pratiche
Dopo aver confermato la fattibilità del concetto, il prossimo passo sarà esplorare nuove sostanze chimiche colorimetriche per poter stampare bobine di filamento che mantengano le proprietà di rilevamento anche durante la stampa 3D. Un potenziale obiettivo a lungo termine potrebbe essere quello di stampare sensori con forme specifiche, come una carta di credito.
Hauck si è detto molto soddisfatto dei progressi fatti finora dal suo team, sottolineando come il successo di questa ricerca apra nuove e interessanti possibilità.
La Defense Logistics Agency (DLA) ha mostrato interesse per questa ricerca, vedendo in ChROMa una soluzione per ridurre il carico logistico di distribuzione dei sensori sul campo. I risultati finora ottenuti verranno presentati all’Emergent IV Broad Agency Announcement della DLA, un’iniziativa che finanzia la ricerca scientifica avanzata e sperimentale.
Ruolo e Obiettivi di DEVCOM CBC
Il Centro chimico biologico (CBC) del DEVCOM è sotto l’egida dell’US Army Futures Command (AFC) e si dedica alla scoperta, allo sviluppo e alla fornitura di capacità tecnologiche avanzate per supportare le operazioni militari, garantendo sicurezza e successo nelle missioni. Situato ad Aberdeen Proving Ground nel Maryland, il CBC è il fulcro della ricerca dell’Esercito Americano per la difesa chimica e biologica.
