Da asporto chiave
- Il crescente settore dei materiali autoriparanti potrebbe un giorno significare gadget che non necessitano di riparazioni.
- I ricercatori hanno ideato nanocristalli autoriparanti che possono essere utilizzati nei semiconduttori.
- Ricercatori australiani hanno recentemente dimostrato un modo per aiutare la plastica stampata in 3D a guarire se stessa a temperatura ambiente usando solo le luci.
Dimentica di sostituire le parti rotte perché il tuo smartphone un giorno potrebbe essere in grado di guarire da solo.
I ricercatori affermano di aver scoperto nanocristalli autoriparanti che possono essere utilizzati nei semiconduttori. I nanocristalli sono destinati ai pannelli solari ma potrebbero avere una vasta gamma di usi nell'elettronica. Fa parte di uno sforzo crescente per trovare materiali che si riparino da soli per ridurre gli sprechi.
"Gli utenti ora saranno in grado di riparare manualmente le crepe su circuiti precedentemente inaccessibili", ha detto l'esperto di tecnologia Jonathan Tian a Lifewire in un'intervista via e-mail. "Di solito, quando si verificano tali rotture, l'intero chip (o anche l'intero dispositivo) potrebbe essere scartato. Inoltre, estendendo la vita dei sistemi elettrici, la tecnologia di autorigenerazione ridurrà la quantità di rifiuti elettronici che entrano nell'ambiente."
Guarisci te stesso
Sebbene i materiali autorigeneranti possano sembrare fantascienza di film come Terminator o Spiderman, stanno diventando una re altà. Gli scienziati dell'Israel Institute of Technology hanno recentemente sviluppato semiconduttori ecologici di nanocristalli in grado di autorigenerarsi.
Il processo utilizza un gruppo di materiali chiamati perovskiti doppie che mostrano proprietà autorigeneranti dopo essere stati danneggiati dalla radiazione di un fascio di elettroni. Le perovskiti, scoperte per la prima volta nel 1839, hanno recentemente attirato l'attenzione degli scienziati grazie alle caratteristiche elettro-ottiche uniche che le rendono altamente efficienti nella conversione dell'energia, nonostante la produzione poco costosa. Le perovskiti potrebbero essere utili nelle celle solari.
Le nanoparticelle di perovskite sono state prodotte in laboratorio utilizzando un processo breve e semplice che prevedeva il riscaldamento del materiale per alcuni minuti. Un microscopio elettronico a trasmissione ha causato difetti e buchi nei nanocristalli.
Gli investigatori "hanno visto che i buchi si muovevano liberamente all'interno del nanocristallo ma ne evitavano i bordi", ha scritto il team in un comunicato stampa. "I ricercatori hanno sviluppato un codice che ha analizzato dozzine di video realizzati utilizzando il microscopio elettronico per comprendere la dinamica del movimento all'interno del cristallo. Hanno scoperto che i fori si sono formati sulla superficie delle nanoparticelle e poi si sono spostati in aree energeticamente stabili all'interno."
Campo in crescita
Il settore dei materiali autoriparanti è in rapida espansione. Ad esempio, i ricercatori australiani hanno recentemente dimostrato un modo per aiutare la plastica stampata in 3D a guarire se stessa a temperatura ambiente usando solo le luci. Il team dell'Università del New South Wales ha dimostrato che l'aggiunta di una "polvere speciale" alla resina liquida utilizzata nel processo di stampa può aiutare a effettuare riparazioni rapide e facili in caso di rottura del materiale.
Le luci LED standard brillanti possono riparare la plastica stampata in circa un'ora, provocando una reazione chimica e la fusione dei due pezzi rotti.
I ricercatori affermano che l'intero processo rende la plastica riparata ancora più forte di prima che fosse danneggiata. Si spera che l'ulteriore sviluppo della tecnica aiuterà a ridurre i rifiuti chimici in futuro.
"In molti luoghi in cui si utilizza un materiale polimerico, è possibile utilizzare questa tecnologia", ha detto Nathaniel Corrigan, uno dei membri del team, in un comunicato stampa. "Quindi, se un componente si guasta, puoi riparare il materiale senza doverlo buttare via. C'è un evidente vantaggio ambientale perché non devi sintetizzare nuovamente un materiale nuovo di zecca ogni volta che si rompe. Stiamo aumentando la durata di questi materiali, che ridurrà i rifiuti di plastica."
Bram Vanderborght, professore alla Vrije Universiteit Brussel in Belgio, fa parte di un team che lavora su pinze robotiche autoriparanti. Le pinze utilizzano polimeri autorigeneranti e sono destinate all'uso in ambienti in cui i robot sono spesso danneggiati. "Ma questa tecnologia e il nostro lavoro hanno anche applicazioni oltre l'applicazione attuale", ha detto a Lifewire in un'intervista via e-mail.
I robot autorigeneranti potrebbero fornire maggiore autonomia in futuro.
"Possiamo aspettarci progressi nello sviluppo di sistemi di materiali resistenti ai danni che supportano la funzionalità elettronica e robotica", ha affermato Tian. "Questi sistemi possono includere materiali in grado di rilevare danni, segnalare l'evento e curare o regolare le proprietà dei materiali per mitigare il danno per evitare guasti o danni futuri."
