È stato creato un materiale di rilevamento autorigenerante

Il nuovo materiale può essere utilizzato nelle protesi e nella creazione di dispositivi elettronici.

Da molti anni gli scienziati cercano di creare un materiale che imiti la pelle umana, con le stesse caratteristiche e funzioni simili. Le principali qualità della pelle che gli scienziati stanno cercando di ricreare sono la sensibilità e la capacità di guarigione. Grazie a queste proprietà, la pelle umana invia segnali al cervello relativi a temperatura e pressione e funge da barriera protettiva contro gli agenti irritanti ambientali.

Grazie a un lavoro scrupoloso, il team del professore di ingegneria chimica Zhenan Bao presso la Stanford University è riuscito per la prima volta a creare un materiale che unisce queste due qualità.

Negli ultimi dieci anni sono stati creati molti esempi di "pelle artificiale", ma anche i più avanzati presentavano gravi inconvenienti. Alcuni di essi richiedono alte temperature per "guarire", il che li rende impossibili da utilizzare nelle normali condizioni domestiche. Altri vengono rigenerati a temperatura ambiente, ma durante il processo la loro struttura meccanica o chimica cambia, il che li rende di fatto monouso. Ma, cosa ancora più importante, nessuno di questi materiali era un buon conduttore di elettricità.

Zhenan Bao e i suoi colleghi hanno compiuto un importante passo avanti in questa direzione e per la prima volta hanno combinato le proprietà auto-riparanti di un polimero plastico e la conduttività elettrica di un metallo in un unico materiale.

Gli scienziati sono partiti da una plastica composta da lunghe catene di molecole connesse da legami a idrogeno. Si tratta di un legame piuttosto debole tra la regione carica positivamente di un atomo e quella carica negativamente dell'atomo successivo. Questa struttura permetteva al materiale di autoripararsi efficacemente in seguito a influenze esterne. Le molecole si scompongono con una certa facilità, per poi ricombinarsi nella loro forma originale. Il risultato è stato un materiale flessibile che gli scienziati hanno paragonato a una caramella mou lasciata in frigorifero.

Gli scienziati hanno aggiunto microparticelle di nichel a questo polimero elastico, aumentandone la resistenza meccanica. Inoltre, queste particelle ne hanno aumentato la conduttività elettrica: la corrente viene facilmente condotta da una microparticella all'altra.

Il risultato ha soddisfatto tutte le aspettative. "La maggior parte delle materie plastiche sono buoni isolanti, ma noi abbiamo ottenuto un ottimo conduttore", ha riassunto Zhenan Bao.

Gli scienziati hanno quindi testato la capacità di recupero del materiale. Hanno tagliato a metà un piccolo pezzo di materiale con un coltello. Premendo leggermente le due parti risultanti, i ricercatori hanno scoperto che il materiale aveva recuperato il 75% della sua resistenza e conduttività elettrica originali. Mezz'ora dopo, il materiale aveva completamente recuperato le sue proprietà originali.

"Anche la pelle umana impiega qualche giorno per guarire. Quindi penso che abbiamo ottenuto un risultato piuttosto buono", ha affermato Benjamin Chi Kion Tee, collega di Bao.

Il nuovo materiale ha superato con successo anche il test successivo: 50 cicli di recupero del taglio.

I ricercatori non si fermeranno qui. In futuro, intendono sfruttare al meglio le particelle di nichel presenti nel materiale, poiché non solo lo rendono più resistente e ne migliorano la conduttività elettrica, ma ne riducono anche la capacità di autoripararsi. L'utilizzo di particelle metalliche più piccole potrebbe rendere il materiale ancora più efficace.

Misurando la sensibilità del materiale, gli scienziati hanno scoperto che può rilevare e reagire alla pressione con la stessa forza di una stretta di mano. Ecco perché Bao e il suo team sono fiduciosi che la loro invenzione possa essere utilizzata per protesi. Inoltre, intendono rendere il materiale il più sottile e trasparente possibile, in modo da poterlo utilizzare per rivestire dispositivi elettronici e i loro schermi.

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