Due linee di ricerca e un obiettivo comune
Il team dell’Amirkabir University of Technology (AUT) ha presentato due sviluppi distinti:
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una miscela per calcestruzzo stampato in 3D con maggiore resistenza ai cicli gelo-disgelo;
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un approccio per migliorare la stabilità delle batterie agli ioni di litio tramite l’impiego di curcumina, composto naturale estratto dalla curcuma. Le novità sono state riportate dalla stampa di settore internazionale e da organi d’informazione accademici iraniani.
Parte 1 — Calcestruzzo 3D: perché il gelo è un problema e come si interviene
Il punto debole del calcestruzzo stampato in 3D
Nelle strutture cementizie stampate in 3D, le interfacce tra strati e le eventuali “cold joints” possono accentuare porosità capillare e vulnerabilità ai cicli gelo-disgelo rispetto a elementi colati convenzionalmente. Studi indipendenti hanno documentato questo gap prestazionale e la necessità di strategie dedicate.
La soluzione AUT: introdurre microbolle d’aria controllate
I ricercatori AUT hanno integrato nella miscela un additivo air-entraining (AEA) che genera microcavità d’aria finemente distribuite. Queste funzionano da “volumi di espansione” per l’acqua che congela, attenuando le tensioni interne e limitando il danneggiamento per gelo-disgelo. L’approccio è noto nell’ingegneria dei calcestruzzi stradali; qui viene calibrato per reologia e stratificazione tipiche del 3D concrete printing.
Cosa può cambiare in cantiere
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Applicazioni in climi freddi: una migliore resistenza ai cicli termici apre l’uso del 3DCP (3D Concrete Printing) in aree soggette a gelo, senza sovra-progettare gli spessori.
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Durabilità più prevedibile: l’ottimizzazione dell’AEA per miscele stampabili aiuta a ridurre la variabilità tra cordoli e interfacce, con impatto sulle verifiche di esercizio.
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Trade-off meccanici da monitorare: come per i calcestruzzi tradizionali, l’introduzione di aria può ridurre la resistenza a compressione; serviranno curve di progetto specifiche per la stampa 3D (dosaggio AEA vs. resistenza, tenendo conto della finestra di lavorabilità).
Parte 2 — Batterie al litio: stabilizzare l’interfaccia con la curcumina
Il nodo tecnico: la SEI e la stabilità nel tempo
La SEI (Solid Electrolyte Interphase) che si forma sugli elettrodi è determinante per capacità, sicurezza e vita utile delle celle. Additivi elettrolitici mirano a guidare la formazione di strati più stabili o a creare rivestimenti artificiali (Art-SEI) che proteggano gli elettrodi.
L’idea AUT: un additivo bio-derivato
La proposta AUT utilizza curcumina (principio attivo della curcuma) come additivo/precursore per ottenere un film protettivo più stabile sugli elettrodi, con benefici su ritenzione di capacità, ciclaggio e stabilità termica. Risultati in letteratura indicano che piccole percentuali di curcumina possono stabilizzare l’interfaccia su catodi ad alto voltaggio, migliorando la resa dopo numerosi cicli rispetto a elettroliti “pristine”.
Implicazioni pratiche
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Celle più robuste a parità di chimica: l’impiego di additivi “verdi” potrebbe contenere costi e complessità rispetto a rivestimenti in fase vapore o a modifiche profonde dei materiali attivi.
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Ambiti applicativi: dall’elettronica portatile ai sistemi di accumulo per rinnovabili, fino alla mobilità elettrica, dove la stabilità a cicli e la gestione termica sono fattori chiave.
Chi sono gli attori coinvolti
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Amirkabir University of Technology (Teheran): ateneo pubblico iraniano, con gruppi di ingegneria dei materiali, costruzioni ed elettrochimica coinvolti nelle due linee di ricerca. Le notizie sono state rilanciate da testate di settore come 3Druck e VoxelMatters, e da agenzie accademiche iraniane.
Cosa monitorare nei prossimi passi
Per il calcestruzzo stampato in 3D
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Validazioni secondo norme di prova (es. ASTM/EN gelo-disgelo) su provini stampati, non solo su miscele colate, per isolare l’effetto delle interfacce.
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Curve prestazionali dedicate (resistenza a compressione/flessione vs. contenuto d’aria) e compatibilità reologica con i parametri di stampa (portata, altezza cordolo, tempo di riposo tra layer).
Per le batterie al litio
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Scalabilità dell’additivo: effetti su diverse chimiche catodiche e su anodi in grafite/silicio, oltre a verifiche di sicurezza (gas, esotermia).
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Durabilità di lungo periodo: ritenzione di capacità a centinaia di cicli e comportamento ad alte temperature in celle di formato commerciale.
In sintesi operativa
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Edilizia / 3DCP: l’uso mirato di AEA nella miscela per stampa 3D può ampliare la finestra climatica d’impiego del calcestruzzo stampato, con attenzione ai trade-off meccanici e alle validazioni su provini stampati.
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Energy storage: la curcumina come additivo o precursore di rivestimenti SEI/CEI è una strada a basso impatto per stabilizzare l’interfaccia e preservare la capacità, con evidenze iniziali su catodi ad alto voltaggio.
