Nuove tecnologie per materiali di rilevamento autonomo
I ricercatori dell’Università di Glasgow hanno sviluppato un sistema capace di modellare la complessa fisica dei compositi stampati in 3D, permettendo di rilevare deformazioni, sollecitazioni e danni semplicemente misurando la corrente elettrica. Questo approccio innovativo rende possibile l’automonitoraggio dei materiali senza la necessità di hardware aggiuntivo.
Materiali compositi avanzati per la stampa 3D
I materiali studiati sono composti da una miscela di poliimmide etere (PEI) e nanotubi di carbonio, incorporati in strutture reticolari. Utilizzando la tecnica della fusione selettiva con laser, un processo di fabbricazione additiva, i ricercatori hanno potuto creare geometrie complesse con alta precisione. Successivamente, i materiali sono stati sottoposti a radiazione neutronica per analizzare le tensioni interne e la conducibilità elettrica in diverse condizioni di carico.
Innovazione nella piezoresistenza
Il professor Shanmugam Kumar, della James Watt School of Engineering dell’Università di Glasgow, che ha guidato la ricerca, ha dichiarato: “Dotando i materiali cellulari stampati in 3D di proprietà piezoresistive, possiamo monitorare le loro prestazioni senza utilizzare hardware aggiuntivo. Questo significa che materiali economici e relativamente semplici da produrre possono acquisire la notevole capacità di rilevare e quantificare i danni subiti. Questi materiali, che definiamo ‘materiali di rilevamento autonomo’, hanno un grande potenziale ancora non sfruttato per applicazioni avanzate in diversi settori”.
Modelli per accelerare lo sviluppo dei materiali
I modelli sviluppati dai ricercatori consentono ora di prevedere con precisione le proprietà delle nuove strutture composite. Questo riduce notevolmente la necessità di metodi di prova ed errore costosi e dispendiosi in termini di tempo, accelerando lo sviluppo e l’ottimizzazione dei materiali auto-rilevanti.
Un sistema completo per materiali sensoriali
Il professor Kumar ha aggiunto: “Con questo studio, abbiamo sviluppato un sistema completo capace di modellare le prestazioni dei materiali auto-sensoriali stampati in 3D. Basato su esperimenti e teorie avanzate, è il primo sistema nel suo genere in grado di modellare materiali stampati in 3D su diverse scale e considerando più tipologie di fenomeni fisici”.
Verso una produzione più sostenibile
I risultati della ricerca, pubblicati sulla rivista Advanced Functional Materials, rappresentano un importante passo avanti verso processi produttivi più sostenibili ed efficienti. Integrando le proprietà di automonitoraggio nei materiali stampati in 3D, sarà possibile realizzare componenti che monitorano continuamente le proprie prestazioni e la propria sicurezza, semplificando la manutenzione e prolungando la durata dei prodotti.
