Da custodie per telefoni a missili: molecola innovativa rende i materiali più resistenti
Una squadra di Sandia National Laboratories sviluppa una molecola che migliora la durabilità dei materiali
Un team di ricercatori dei Sandia National Laboratories ha sviluppato una molecola che modifica la risposta dei materiali alle variazioni di temperatura, migliorandone la durabilità. Questa innovazione, con applicazioni che vanno dall’elettronica alla difesa, è in fase di perfezionamento per la produzione commerciale.
• Comprendere i polimeri e l’impatto della temperatura
• Il ruolo della temperatura nel deterioramento dei materiali
• Sfide dei materiali compositi
Comprendere i polimeri e l’impatto della temperatura
I polimeri, che includono varie forme di plastica, sono composti da molte molecole più piccole, legate tra loro. Questo legame li rende particolarmente forti e un prodotto ideale per proteggere componenti delicati in una vasta gamma di articoli. Tuttavia, con il tempo, l’uso e l’esposizione a diversi ambienti, tutti i materiali iniziano a deteriorarsi.
Il ruolo della temperatura nel deterioramento dei materiali
Uno dei fattori più importanti nel deterioramento dei materiali è l’esposizione ripetuta a temperature calde e fredde. La maggior parte dei materiali si espande quando si riscalda e si contrae quando si raffredda, ma ogni materiale ha il suo tasso di cambiamento. Ad esempio, i polimeri si espandono e si contraggono di più, mentre i metalli e le ceramiche si contraggono di meno.
Sfide dei materiali compositi
Erica Redline, una scienziata dei materiali che guida il team, ha affermato che la maggior parte degli oggetti è composta da più di un tipo di materiale. Questi materiali sono tutti avvitati, incollati o in qualche modo legati insieme e iniziano ad espandersi e contrarsi a ritmi diversi, mettendo sotto stress l’uno con l’altro, il che può causare crepe o deformazioni nel tempo.
Il team ha modificato una molecola in modo che possa essere facilmente incorporata in un polimero per cambiarne le proprietà. Questa molecola, quando riscaldata, invece di espandersi, si contrae subendo un cambiamento nella sua forma. Quando viene aggiunta a un polimero, causa una minore contrazione di quest’ultimo, raggiungendo valori di espansione e contrazione simili a quelli dei metalli.
Questa molecola potrebbe essere utilizzata in innumerevoli modi. I polimeri vengono utilizzati come rivestimenti protettivi in elettronica, sistemi di comunicazione, pannelli solari, componenti automobilistici, circuiti stampati, applicazioni aerospaziali, sistemi di difesa, pavimenti e altro ancora.
Sebbene il team abbia creato questa molecola solo in piccole quantità, stanno lavorando per trovare un modo per aumentare la produzione in modo che altri ricercatori di Sandia possano testare la molecola per adattarla alle esigenze della missione. Chad Staiger, un chimico organico di Sandia, produce la molecola. Ha detto che gli ci vogliono circa 10 giorni per produrre tra 7 e 10 grammi.
In sintesi, il team di Sandia National Laboratories ha sviluppato una molecola che modifica la risposta dei materiali alle variazioni di temperatura, migliorandone la durabilità. Questa innovazione ha applicazioni potenzialmente infinite e il team sta lavorando per aumentare la produzione e testare ulteriormente la molecola.