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Tre materiali che si riparano da soli
I materiali self – healing presentano ad oggi una nuova prospettiva come classe emergente di materiali intelligenti. Progettati per aumentare la durata, ridurre la manutenzione e prolungare la vita funzionale dei prodotti, i materiali self – healing sono capaci di ripararsi in piena autonomia a seguito di un danno.
Grazie alla loro versatilità e sicurezza, questa classe di materiali trova spesso applicazione in campi che vanno dal design al soft robotics, dall’ingegneria alla biomedicina, aprendo nuove possibilità per il futuro del design.
Dal database di Material ConneXion abbiamo selezionato tre esempi che mostrano come diverse classi di materiali – come liquidi, gel o elastomeri – possano essere prodotte per le diverse applicazioni.
Questo materiale elastomerico è in grado di guarire da graffi e tagli profondi grazie alla sua struttura. E’ completamente sicuro e atossico, in quanto interamente costituito da resina acrilica derivata dal mais.
Le proprietà self – healing sono date dalla capacità intrinseca del materiale di creare nuovi legami dopo un danno: in altre parole, se le due superfici del materiale vengono riaccostate a seguito di un taglio, i legami tra molecole si ripristinano da soli.
Le molecole sono tenute assieme da forze deboli di van der Waals che agiscono come un adesivo, permettendo al materiale di ripararsi entro 24 ore.
L’elastomero può essere modellato in diverse forme colandolo in uno stampo prima del processo di polimerizzazione. Questo permette di personalizzarlo attraverso coloranti e pigmenti che possono essere aggiunti prima che solidifichi. Il materiale può essere acquistato come base liquida o come prodotto stampato (lastre, forme modellate, ecc.), consentendo a una serie di settori diversi di trarre vantaggio dalla sua struttura. Le applicazioni di questo materiale spaziano dal soft robotics (attuatori) agli adesivi, e le sue proprietà inerti lo rendono adatto alla realizzazione di simulatori medici (modelli di organi) e alla produzione di giocattoli per bambini.
Questo rivestimento intelligente anticorrosione, può auto-ripararsi in condizioni estreme. L’azienda ha sviluppato un rivestimento a base di polimeri atossici con microcapsule incorporate, che rilasciano i loro incapsulanti a seguito di graffi o potenziali elettrochimici (tensione, riduzione, ecc.) scatenando l’autoriparazione spontanea. Questo approccio permette di controllare il rilascio degli incapsulanti in modo mirato, offrendo la possibilità di intervenire prontamente per risolvere diversi problemi appena si presentano.
I rivestimenti anticorrosione tradizionali contengono ioni metallici tossici come cromati, zinco e piombo. Quando la corrosione si diffonde, i rivestimenti si sfaldano e si staccano, danneggiando non solo l’ambiente ma anche la salute umana. Per risolvere il problema, questo materiale utilizza inibitori ecologici a base d’acqua che impediscono lo sfaldamento e riducono la necessità di manutenzione.
Poiché l’obiettivo dell’azienda è un mondo con strutture prive di corrosione realizzate con rivestimenti ecosostenibili, questo materiale ha già raggiunto numerosi settori industriali, rendendolo adatto all’edilizia, alla nautica, all’automotive, all aerospaziale e all’architettura.
Questo idrogel elastomerico è in grado di guarire riformando la sua matrice polimerica anche dopo un taglio profondo. La completa guarigione avviene in 24 ore, grazie alla sua struttura altamente elastica (6~10x) composta per il 37% da resina acrilica, per il 37% da glicerina e per il 26% da acqua.
Oltre alla capacità self – healing, il materiale trattiene elevate percentuali d’acqua, godendo di proprietà a memoria di forma, forte resistenza ad alte pressioni, ed elevata tenacità. È in grado di mantenere il 60-70% della sua forza totale, dopo molteplici tagli e danni.
Si presenta come un kit liquido che l’utente può mescolare e versare negli stampi, personalizzandolo con materiali, coloranti e pigmenti prima della sua solidificazione. Il materiale è sicuro, atossico e non irritante, adatto alla prototipazione medica e alla produzione di giocattoli, per prolungare la vita del prodotto e ridurne la manutenzione.
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