Materiali intelligenti per una società intelligente
Le attuali applicazioni tecnologiche richiedono lo sviluppo, la lavorazione e l’integrazione di materiali intelligenti dotati di nuove funzionalità, come la capacità di mutare la propria forma, l’autorilevamento e l’autorigenerazione. «La società intelligente e sostenibile che stiamo cercando di creare ha bisogno di componenti intelligenti adottabili in diverse applicazioni», afferma Costas Charitidis, docente di nanotecnologia e nanomeccanica presso la Scuola di ingegneria chimica del Politecnico di Atene. «Siano esse concepite per costruire veicoli o abitazioni, le nuove tipologie di materiali intelligenti saranno fondamentali per consentire la realizzazione di molti dei dispositivi basati sull’Internet delle cose (IoT) che guideranno la nostra società.» Per aiutarci a comprendere questi nuovi materiali intelligenti entra in gioco il progetto SMARTFAN, finanziato dall’UE. «Non stiamo parlando di un nuovo tipo di materiale composito, ma stiamo sviluppando concetti fuori dagli schemi per componenti e strutture intelligenti: materiali funzionali in grado di comunicare, interagire e reagire con l’ambiente circostante», aggiunge Charitidis.
Iniziare davvero in piccolo
Il progetto si è prefisso alcuni obiettivi impegnativi, tra cui la creazione di materiali in grado di alterare le loro proprietà fisiche e la loro forma, oltre a strutture leggere capaci di fornire informazioni in tempo reale sulle proprie condizioni operative. Sono inoltre stati presi in considerazione concetti di materiali basati su soluzioni bioispirate. Per raggiungere obiettivi così grandi, tuttavia, è necessario iniziare in piccolo. E per i ricercatori di SMARTFAN, ciò ha significato partire davvero in piccolo, ovvero dalla nanoscala. «Il primo passo è stato quello di sviluppare nanomateriali dotati di funzionalità intelligenti, il che ha gettato le fondamenta per la creazione di nanocompositi», spiega Charitidis. «Abbiamo inoltre sviluppato innovativi trattamenti superficiali per le fibre di carbonio, che hanno permesso l’integrazione di nanomateriali di carbonio per la finitura superficiale funzionale.» Anche i vari partner del progetto hanno lavorato per sfruttare avanzate tecnologie di fabbricazione dei materiali compositi, tra cui stampa 3D continua di fibre di carbonio e stampaggio a iniezione e per compressione. Tutte queste soluzioni sono state completamente ottimizzate mediante modellizzazione in modelli atomistici, mesoscopici, su macroscala e continui. «Questo lavoro può fungere da punto di riferimento per la progettazione di strutture intelligenti e l’integrazione di soluzioni IoT in architetture intelligenti», aggiunge Charitidis.
La punta dell’iceberg
Facendo compiere un ulteriore passo in avanti a questo lavoro, i partner del progetto hanno sviluppato diversi casi d’uso per i materiali intelligenti proposti. Tra di essi figurano un alettone anteriore intelligente per le automobili da corsa, una cappa da cucina con funzione di autorilevamento, un estensore di portata autonomo intelligente per il settore spaziale e strutture elettroniche a base di nanocarbonio per batterie e supercondensatori. «Questi concetti sono solamente la punta dell’iceberg in termini di ciò che è possibile», osserva Charitidis. «Essi fungono inoltre da trampolino di lancio per lo sviluppo di nuovi prodotti dotati di funzionalità intelligenti destinati al settore automobilistico e a quello degli elettrodomestici.» Il progetto è già stato fonte di ispirazione per altri progetti finanziati dall’UE, quali Repair3D e EURECOMP, allo scopo di sviluppare tecnologie di riciclaggio intelligente. Carbo4Power, un altro progetto finanziato dall’UE, ha sfruttato le tecnologie di SMARTFAN per applicazioni nel campo dell’energia offshore. «Grazie alle sue 36 pubblicazioni in riviste sottoposte a revisione paritaria, oltre alla scuola di formazione specializzata e diversi workshop e conferenze organizzate dal progetto, l’impatto di SMARTFAN non potrà che continuare a crescere», conclude Charitidis.
Parole chiave
SMARTFAN, materiali intelligenti, nanomateriali, Internet delle cose, IoT, strutture leggere, nanocompositi, fabbricazione, stampa 3D
