UN CEMENTO ELASTICO

 Innovazioni, Materiali
Mar 152020
 

Sentiamo sempre più spesso parlare di cellulari con schermi pieghevoli, abbiamo visto la presentazione di televisori arrotolabili (vedi: FAI CLICK E LA TV NON C’È PIÙ), in una ricerca continua che mira a trasformare gli oggetti tecnologici di uso quotidiano in nuovi oggetti o soluzioni capaci di conquistare il mercato utilizzando nuove tecnologie e nuovi materiali appena scoperti dalla scienza.

Ma oggi, dalla Swinburne University of Technology australiana, forse arriva una grande innovazione che coinvolgerà campi diversi da quelli della tecnologia informatica. Di cosa si tratta? I ricercatori Jay Sanjaya e Behzad Nematollahi hanno realizzato, in laboratorio, una nuova miscela per il calcestruzzo, ottenuta in gran parte materiali di scarto come le ceneri volanti della combustione del carbone prodotte nelle centrali termoelettriche, ma questo di per sé non è una novità perché già ampiamente in uso nella formazione di calcestruzzi più compatti, impermeabili e duraturi. Questa soluzione, come spiegato agli stessi ricercatori, richiede il 36% in meno di energia per la produzione con una riduzione delle emissioni di anidride carbonica del 76% rispetto ai tradizionali composti cementizi creando così un’impronta ambientale notevolmente inferiore. Ma la caratteristica più importante di questo nuovo composto non è tanto il suo impatto ambientale, bensì la sua elasticità. Infatti, mentre i normali cementi quando sottoposti a compressione si spezzano, questa nuova soluzione è in grado di mantenere la sua integrità anche sotto intensi carichi piegandosi elasticamente come farebbe un materiale plastico.

È stato calcolato che questo nuovo materiale è 400 volte più pieghevole rispetto a un normale cemento mantenendo al tempo stesso la caratteristica resistenza. Tutto ciò è possibile perché le fibre inserite nel calcestruzzo impediscono al materiale di rompersi anche quando si formano delle crepe e, quindi anche quando è sotto a forti carichi. Immaginate l’impatto di questo nuovo materiale nel campo dell’edilizia. Il nuovo cemento elastico sarà in grado di consentire alle costruzioni di resistere i terremoti, agli uragani o addirittura alle esplosioni e ai proiettili, perché si deformerà elasticamente senza mai spezzarsi permettendoci così di realizzare nuovi edifici capaci di resistere a tutto ciò che dall’esterno tenta di danneggiarlo o deformarlo. Inoltre, anche la durata stessa del prodotto sarà più lunga perché più difficilmente attaccabile da fenomeni classici quali umidità, acqua, usura del tempo. 

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UNA STRADA DI PLASTICA RICICLATA

 Innovazioni, Materiali
Feb 102020
 

Molti sono gli elementi che contribuiscono ad inquinare il nostro pianeta creando problemi sia a livello globale che locale. Si è tanto parlato, anche su questo sito, degli effetti che, la plastica e le micro plastiche, ossia materiali non biodegradabili, causano sull’ambiente soprattutto quello marino. Ma non è solo la plastica ad inquinare, parecchi prodotti emettono quantità di CO2 nell’atmosfera capaci di creare effetti disastrosi quali l’effetto serra e l’aumento delle temperature, con conseguenze sui ghiacciai e sulle condizioni climatiche in generale.

Chi contribuisce ad emettere queste emissioni di CO2 è sicuramente il traffico veicolare e gli aeroplani, ma anche le fabbriche, le industrie e altri processi di trasformazione. Pensate che, la realizzazione delle nostre strade, costituite da asfalto, contribuisce ad emettere 27 kg di anidride carbonica per ogni tonnellata prodotta, inoltre l’asfalto trattiene il calore e contribuisce all’innalzamento delle temperature soprattutto nelle aree urbane con ulteriore aggravio delle condizioni già, in generale, compromesse.

L’Olanda è sempre stato un paese all’avanguardia dal punto di vista delle soluzioni green e delle ricerche in ambito ecosostenibile e arriva proprio da una società di questa nazione un brevetto per la realizzazione di un manto stradale realizzato, pensate un po’, in plastica. Sembrerebbe un controsenso, realizzare una strada già di per sé inquinante con materiale anche esso inquinante; ma l’idea di questa società sarebbe quella di realizzarle attraverso il recupero di tonnellate di plastica da macero riciclabile, dando così nuova vita ad un materiale che produrrebbe ulteriore inquinamento.

Quali i vantaggi di questo nuovo sistema che potrebbe sostituire l’asfalto? Secondo le indicazioni dell’azienda queste strade risulterebbero più leggere riducendo così il carico sul terreno e, sarebbero realizzabili in più strati così da permettere l’inserimento al loro interno di tubature e condotte in modo da evitare successivi e ulteriori lavori di smantellamento e ripristino come accade già oggi. Inoltre, la loro natura, ne consentirebbe la produzione direttamente in stabilimento, riducendo così i tempi di costruzione, assemblaggio e abbreviando anche i tempi di percorrenza e di conseguenza l’inquinamento. Non sarà più necessario, in questo modo, realizzare lunghi cantiere ad hoc nelle aree di costruzione, la realizzazione avverrebbe in tempi molto più rapidi, evitando quelle lunghe interruzione che hanno ricadute pesantissime sul traffico veicolare. Pendenze e accorgimenti tecnici arriverebbero già pronti per il montaggio dalla fabbrica, riducendo anche la difficoltà cantieristica. Inoltre, Plastic Road, questo il nome dato dalla società alla loro invenzione,  non presenta controindicazioni per l’installazione in qualunque sito geografico o climatico. Questo nuovo manto stradale può essere utilizzato senza problemi in zone con clima torrido con temperature estreme o nei climi glaciali con temperature bassissime senza problemi di deperimento o danneggiamento.

I presupposti ci sono tutti per la creazione di un prodotto di successo, ma altri studi e approfondimenti vanno sicuramente condotti al fine di evitare nuove e drammatiche conseguenze al nostro già martoriato pianeta.

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UN ENZIMA CHE MANGIA LA PLASTICA

 Innovazioni, Materiali
Ott 262019
 

L’invenzione della plastica, è stata una delle più grandi scoperte della storia. Come oramai quasi tutti sanno, la plastica deriva dal petrolio, dal quale viene estratto e poi miscelata con altre sostanze per formare infinite miscele di materiali diversi. Purtroppo, però, alcuni tipi di plastica portano con sé una grave conseguenza: non sono biodegradabili. Questo significa che questo materiale se non opportunamente riutilizzato ho riciclato, inquina pesantemente l’ambiente come del resto, stiamo quotidianamente scoprendo attraverso esperienze dirette o i mass-media che ce ne danno notizia.

La plastica derivata dal petrolio esiste da circa cinquant’anni, mentre invece i poliesteri, ossia il gruppo di sostanze a cui essa appartiene, esistono in natura da tempi remoti e costituiscono il rivestimento protettivo di alcune foglie. Alcuni batteri, approfittano da milioni di anni di queste sostanze nutrendosene e riuscendole a decomporre perfettamente. Alcuni scienziati dell’Università di Portsmouth nel Regno Unito, studiando e osservando questo fenomeno, hanno scoperto che alcuni di questi batteri si sono evoluti molto rapidamente e sono oggi in grado di digerire e nutrirsi del polietilene tereftalato (PET), una resina termoplastica, quella con cui vengono realizzate le bottiglie e molti contenitori alimentari che siamo soliti utilizzare tutti i giorni. Questo batterio, chiamato Ideonella sakaiensis, è in grado di digerire e metabolizzare le molecole del PET utilizzando alcuni enzimi compreso lo PETasi scoperto anch’esso grazie all’identificazione della Ideonella sakaiensis. La scoperta, molto recente, è stata pubblicata sulla rivista Science nel 2016 e apre incredibili scenari per il futuro del pianeta in riferimento al riutilizzo e il riciclo della plastica.

Passare dalla fase di sperimentazione e studio a quella di applicazione pratica, non è però semplicissimo. Bisogna infatti considerare che una colonia di batteri riesce a digerire piccoli frammenti di plastica in poche settimane ma i tempi variano ovviamente in base alla grandezza della colonia e alla superficie di plastica da dover smaltire.

La cosa che ha sorpreso gli scienziati, è come questi batteri siano stati in grado di adattarsi e modificare il loro regime alimentare in poco meno di cinquant’anni, ossia il tempo da cui è presente il PET nella nostra quotidianità, considerando che appunto prima di allora questa forma di plastica non esisteva.

Già oggi, buona parte delle materie termoplastiche, compreso il PET, vengono riciclate per ottenere nuovi oggetti e ridurre al tempo stesso la quantità di rifiuti presente nell’ambiente. Il problema è che ad ogni riciclo queste materie perdono alcune delle loro caratteristiche diventando sempre meno idonee ad essere riutilizzate e dovranno necessariamente finire in discarica o essere distrutte in un inceneritore.

Studiando le capacità della Ideonella sakaiensis e della sua capacità di utilizzo della plastica i ricercatori hanno prodotto un modello virtuale in 3D dell’enzima basandosi sulle osservazioni eseguite al microscopio elettronico. In questo modo hanno compreso meglio la sua struttura e sono riusciti ad individuare alcuni punti deboli che possono essere corretti. In questo modo saranno in grado di potenziare gli effetti di questa disgregazione e accelerare i processi di smaltimento. Lo studio ha dimostrato che la PETasi è in grado di riportare i poliesteri al livello originale ossia a come quando sono stati prodotti dal petrolio, quindi di ricreare plastica nuova con caratteristiche integre. E’ chiaro, però, che per arrivare a una produzione sul larga scala saranno necessari anni di studi e di laboratorio perché il problema non è solo quello di disgregare il polietilene tereftalato, bensì quello di farlo in larga scala e in un tempo minore affinché questo processo possa risultare vantaggioso sia economicamente che per l’ambiente.

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UNA LUCE DAL GRAFENE

 Innovazioni, Materiali
Apr 152019
 

Come era prevedibile, passano i giorni e i mesi e cominciano a vedersi i primi risultati, le prime applicazioni concrete del “wonder material“, il grafene. Per la prima volta un gruppo di ricerca della Columbia University, guidato da Young Duck Kim, è riuscito a realizzare una lampadina a base di grafene la cui luce viene generata da un filamento di dimensione mono atomica. Questo significa che è stata progettata e realizzata la più piccola lampadina mai costruita dall’uomo.

Questo studio apre degli incredibili risvolti dal punto di vista dei dispositivi elettronici e di comunicazione. Lo scopo è quello di implementare fonti di luce infinitesimali all’interno di chip in silicio, cioè quelli utilizzati nei processi di computer, che utilizzino la luce anziché l’elettricità per processare le informazioni il che, comporterebbe un notevole incremento nella velocità e nella quantità di dati trattabile nell’unità di tempo.

Si tratta di un lavoro in collaborazione tra l’università americana e due gruppi accademici coreani il Seoul National University e il Korea Research Institute of Standards and Science che, hanno sviluppato questa nuova tecnologia. In pratica si tratta di filamenti di grafene attaccati ad elettrodi metallici, ma la cosa straordinaria è che non sono appoggiati sul chip di silicio, bensì sospesi al suo interno. Questi filamenti mono-atomici di grafene possono scaldarsi fino a 2500°C di temperatura, la metà di quella della superficie del Sole generando così una luce visibile a occhio nudo nonostante le dimensioni praticamente invisibili della fonte.Finora non era stato possibile raggiungere questi risultati perché nessun materiale di questa dimensione era stato in grado di sopportare tali temperature. Il grafene invece non solo alla capacità di resistere a questo elevatissimo calore e di concentrarlo solo nella parte centrale il foglio senza così  toccare gli elettrodi metallici che potrebbero fondere, ma anche di condurre l’elettricità contemporaneamente. Inoltre il fatto che il grafene sia sospeso e non appoggiato sul materiale, migliora di circa 1000 volte l’efficienza.L’altra cosa incredibile, è che la lunghezza d’onda di questa luce può essere variata in base alla posizione in cui è sospeso il foglio di grafene, permettendo così di regolarne anche l’intensità.

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OCCHIALI AL CAFFE’

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Dic 092018
 

La bio-compatibilità oramai sta pervadendo tutti i settori commerciali, dai trasporti all’industria e sempre più spesso ci vediamo proporre soluzioni più “green” rispetto alle attuali. Sostituire la plastica con materiali meno inquinanti è oramai una priorità a livello mondiale soprattutto nei paesi più sviluppati e l’ultima trovata nel campo della moda ci arriva da Max Gavrilenko, un guru nel campo dell’ottica e delle montature per occhiali.

Si chiamano Ochis Coffee, si tratta di una montatura per occhiali basata su concetti di sostenibilità ed innovazione. La struttura è ricavata da sostanze totalmente biodegradabili, un bio-polimero ottenuto dal caffè, dal lino e dall’olio naturale di soia. Questa sostanza è in grado di decomporsi in un periodo di tempo 100 volte più rapido dei classici occhiali ottenuti in materiale plastico, potendo addirittura diventare fertilizzante per il terreno. La loro biodegradabilità non deve trarre in inganno, perché questi occhiali sono in grado di resistere tranquillamente sia all’acqua che al sudore umano.

Ovviamente ciò che viene utilizzato non è il caffè che noi prendiamo in tazzina o quello con il quale prepariamo la famosa bevanda, bensì i suoi fondi, quindi scarti che, vengono miscelati insieme alla segatura di lino ed a un olio ricavato dalla soia. Questa miscela rende questi occhiali particolarmente piacevoli al tatto oltre a conferirgli il classico aroma di caffè che, in campo fashion, fornisce un ulteriore elemento attrattivo nei riguardi di questo prodotto.

Max Gavrilenko, ha disegnato per la campagna che egli stesso ha avviato su Kickstarter, ben otto modelli differenti di montatura, così da proporre soluzioni fashion diverse e maggiori opzioni di scelta per i futuri clienti.

Queste montature si contraddistinguono per l’estrema leggerezza e la grande resistenza delle quali sono dotati, si pensi che sono stati fatti test di caduta da oltre 3 metri di altezza, e hanno una durata garantita di circa cinque anni. Il bio-polimero rende, inoltre, particolarmente elastici ed adattabili, le montature ai diversi formati di viso.

Il costo previsto al lancio di questi occhiali è compreso tra i 69 e i 120 dollari.

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METALLO LIQUIDO

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Dic 052018
 

Ne abbiamo parlato un po’ di tempo fa, quando la società Liquidametal Tecnologies, divenne improvvisamente nota per l’acquisizione delle sue tecnologie da parte del colosso americano dell’informatica Apple Inc (LIQUIDMETAL il METALLO LIQUIDO DI APPLE). A distanza di qualche anno, questa tecnologia inizia ad essere matura per il mercato e per l’elettronica di consumo. La società che ha brevettato il progetto, ha finalmente portato a compimento la realizzazione di apparecchiature specializzate per lavorare questi metalli come si trattasse di polimeri plastici.

Innanzitutto vediamo di capire cos’è un metallo liquido. La definizione potrebbe trarre in inganno perché in realtà anche questi metalli, o meglio leghe metalliche ottenute miscelando zirconio, titanio, rame, nichel e berillio, si trovano allo stato solido in condizioni normali. La definizione liquido, deriva dalla loro struttura molecolare. Infatti, i metalli come molti altri materiali in natura, hanno una struttura cristallina ossia con le molecole disposte secondo uno schema ordinato. Al contrario, quando sono fusi, le molecole si dispongono in maniera casuale, disordinata, esattamente come accade nei polimeri plastici o nel vetro. Ecco perché, vengono anche chiamati metalli amorfi o metalli vetrosi. Si definisce amorfa una struttura casuale, priva di ordine. Ma come facciamo ad ottenere questa struttura disordinata visto che stiamo lavorando con dei metalli che invece hanno una struttura cristallina? Il segreto sta nel processo di produzione: in pratica, si porta il metallo a temperatura di fusione e lo si raffredda molto rapidamente con getti di acqua gelida facendo di subire uno shock termico di 1000°C in pochi minuti. In questo modo si congela la struttura casuale che il metallo possiede in quell’istante, creando un nuovo materiale con struttura molecolare disordinata come se fosse ancora liquido.

Quali i vantaggi di questa tecnologia? Enormi. Questa nuova struttura rende il metallo liquido molto più resistente, si parla del doppio di un buon acciaio, con una durezza superiore a quella del titanio e cosa straordinaria, associa a questa incredibile resistenza una elasticità cinque volte superiore a quella dell’acciaio. Inoltre, questi materiali si contraddistinguono per un peso specifico basso, grande resistenza alla corrosione, ottime capacità di saldatura e possibilità di essere lavorate per stampaggio ad iniezione, cosa assai rara se non impossibile per i normali metalli. Inoltre, questa tecnica da una perfetta finitura superficiale che non richiede ulteriori trattamenti secondari, ottenendo risparmi economici e di tempo.

Questa tecnica è stata messa a punto da Engel, un colosso austriaco nel campo della lavorazione dei metalli, che ha realizzato le infrastrutture e macchinari necessari alla realizzazione di questo processo, notevolmente diverso da quello utilizzato per le materie plastiche. Infatti questo macchinario non ha la classica vite-cilindro come sistema di fusione e iniezione, bensì una camera in cui viene inserito il lingotto che sarà fuso da uno speciale sistema di riscaldamento a induzione in un ambiente senza aria, per impedire la formazione dei cristalli e garantire la produzione di leghe amorfe.

Il vantaggio di questa nuova tecnologia consente l’abbassamento dei costi, trattamento superficiale del metallo particolarmente fine, miglioramento del limite elastico del metallo in allungamento, fase di processo unica, nessun ulteriore trattamento termico atto a migliorare la durezza e la resistenza meccanica, nessuno scarto di processo.

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PNEUMATICI DEL FUTURO DALLA NASA

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Ott 102018
 

Se pensiamo alla NASA, ossia l’ente spaziale americano, la nostra mente ci porta subito alle navicelle, alle sonde di esplorazione spaziale, alle conquiste nella ricerca di altri mondi. Ma la NASA non si occupa solo di questo, bensì le ricerche si allargano in infiniti campi che sono in qualche modo interconnessi con le attività spaziali.

I mezzi ideati per l’esplorazione di altri pianeti, sono anch’essi costituita da infinite parti, frutto di studi e ricerche per renderli adattabili ad altri mondi o a situazioni imprevedibili. Tra le innovazioni ha sicuramente un risalto particolare il Superelastic Tire, ossia il nuovo concetto di pneumatico. L’idea che sta alla base di questa nuova grande innovazione, è lo pneumatico senza aria, non soggetto quindi ai limiti che le normali ruote hanno sulla Terra.

Sono realizzati con leghe a memoria di forma che costituiscono la struttura rigida capace di migliorare enormemente questo oggetto. Gli studi in questa direzione erano già stati avviati parecchi anni fa, quando la NASA sviluppò un nuovo concetto di pneumatico usando per i rover lunari acciaio per molle, che si dimostrò essere un buon compromesso. Questi pneumatici a molla airless, però, quando dovevano sopportare grossi carichi, erano soggetti a deformazioni permanenti. Il salto di qualità avvenne quando lo scienziato dei materiali Santo Padula fece casualmente una visita al laboratorio Simulated Lunar Operations (SLOPE) del Glenn Research Center della NASA. Egli suggerì la sostituzione della struttura in acciaio airless con quella a leghe a memoria di forma nei rinforzi radiali sullo pneumatico. La lega utilizzata, è una particolare combinazione di nichel e titanio stechiometrico che è capace di riorganizzarsi a livello atomico riacquistando la sua forma una volta che il carico viene tolto. Lo pneumatico con questa combinazioni di materiali è in grado di deformarsi fino al 30% in più rispetto ai precedenti, senza modifiche o danni permanenti sulla sua superficie.

Un tipo di soluzione del genere porta con se evidenti vantaggi. Lo pneumatico non deve essere gonfiato e conseguentemente non può esplodere, non serve un telaio interno di rinforzo il che si traduce in una riduzione del peso. In questo modo i rover possono essere regolati con carichi differenti, adattati a più tipi di terreno e resistere a gravità diverse.

Il sistema Superelastic Tire è stato evidentemente studiato per le missioni spaziali e per i rover che devono affrontare gli ambienti sconosciuti di Marte, ma il loro uso anche in ambito civile pare possa essere possibile. Il problema maggiore sarebbero la velocità ed i costi, ma per veicoli che viaggiano solo a bassa velocità o su terreni asfaltati, i vantaggi potrebbero essere diversi.

PNEUMATICI RICICLATI

 Materiali
Lug 232018
 

La sostenibilità ambientale, lo sapete, è oramai una parola chiave della tecnologia sempre più spesso utilizzata sul nostro sito didattico.

Plastica è anch’essa una parola molto in voga, ma dai vantaggi enormi che ha dato a intere generazioni, siamo passati a considerarla come la causa di molti dei mali del nostro pianeta.

Uno dei prodotti più diffusi, creati attraverso il processo di vulcanizzazione delle gomme (vedi: DAL CAUCCIU’ ALLO PNEUMATICO) e dei polimeri sintetici, sono gli pneumatici. E’ un argomento che abbiamo molte volte affrontato sul nostro sito e se avete voglia potrete trovare l’elenco di queste letture alla fine dell’articolo.

Le grandi multinazionali che li realizzano, ma anche le innovative startup, stanno cercando una soluzione al problema generato dallo smaltimento di questi ultimi, soprattutto da quelli che vengono definiti tecnicamente PFU ossia Pneumatici Fuori Uso, quelli cioè non più utilizzabili.

Il progetto a cui mi sto riferendo prende il nome di “da Gomma a Gomma” ed ha preso avvio circa 3 anni fa grazie ad un consorzio di aziende italiane note come EcoTyre. Questo consorzio raccoglie alcune tra le più grandi realtà nazionali nel settore del riciclo dei pneumatici e altre esterne che, hanno messo a punto un processo con il quale è possibile triturare la gomma derivata degli pneumatici in disuso (FPU) per generare una nuova mescola utilizzabile per  nuovi pneumatici, con prestazioni pari a quelli precedenti.

I passaggi del processo, sono per ovvi motivi segreti, ma il procedimento si avvale di tre fasi principali: produzione di un granulato di gomma riciclata ad hoc con particolari caratteristiche. De-vulcanizzazione, ossia il processo inverso alla vulcanizzazione per far si che la gomma sia nuovamente utilizzabile una volta giunta alla sua fine vita. Creazione di una innovativa mescola capace di massimizzare e ottimizzare le caratteristiche di questa nuova miscela.

L’insieme di questi passaggi hanno consentito per la prima volta di realizzare un prodotto con caratteristiche incredibili, capaci di rivaleggiare con gli pneumatici nuovi.

Proprio per dimostrare la validità di questa innovazione, EcoTyre ha montato questi pneumatici su una flotta di 20 camion che dovrà percorrere circa un milione di chilometri per testare in modo massivo queste nuove gomme. Al termine di questo impegnativo test, la società trarrà le conclusioni del proprio lavoro e se tutto andrà come preventivato, molto probabilmente si passerà alla fase di commercializzazione con tanti ringraziamenti da parte dell’ambiente.

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IL LEGNO CHE SOSTITUIRA’ LA PLASTICA

 Innovazioni, Materiali
Giu 142018
 

Plastica, è sicuramente il materiale di cui maggiormente si parla in questi giorni e purtroppo non positivamente. Telegiornali, radio, internet, ovunque la si menziona a causa dei suoi effetti altamente nocivi per l’ambiente.

Tante sono le strade e le ricerche sviluppate al fine di risolvere una volta per tutte i problemi generati dalla produzione di questo utilissimo materiale e l’ultima prende il nome di Sweetwoods, ossia la realizzazione di biomateriali a partire dal legno.

Questo progetto nasce dalla collaborazione di nove società europee finanziate con 21 milioni di euro dallo strumento finanziario Bio-Based Industries nel programma Horizon 2020 dell’Unione europea.

Il processo consiste nel trasformare il legno in zuccheri e lignina in modo da poter perfezionare ulteriormente il materiale in altri prodotti capaci di poter sostituire le sostanze chimiche e le materie plastiche derivate dal petrolio.

Il progetto è molto ambizioso e apre scenari del tutto nuovi nel panorama internazionale. Lo afferma Laura Koponen, il direttore generale della finlandese Spinverse, una delle nove società coinvolte. La Koponen, spiega, che l’obiettivo è quello di implementare una nuova tecnologia produttiva su scala industriale entro i prossimi 4 anni. Si è dimostrato che dal legno e dalla sua raffinazione, è possibile produrre tantissimi nuovi prodotti che prima potevano essere realizzati solo ed esclusivamente con il petrolio e i suoi derivati.

Tramite questo processo chiamato bioraffinamento, da 80 tonnellate di legno, sono stati realizzati prodotti ad alto valore aggiunto, quali bioplastiche, carburanti, edulcoranti, materiali per isolamento ed altro.

Dalla sinergia delle nove aziende europee, capeggiate dalla estone Graanul Biotech specializzata nella lavorazione del legno, sono stati sviluppati molteplici procedimenti atti alla realizzazione dei nuovi materiali. La finlandese MetGen ha ideato un procedimento che sfrutta gli enzimi per l’estrazione dal legno dei biomateriali puri e le ulteriori trasformazioni. La tedesca Tecnaro GmbH, la Armacell, la francese Global Bioenergies e la belga Recticel N.V., utilizzano poi questi biomateriali puri prodotti dalla MetGen, per produrre rispettivamente bio-materiali-compositi, schiume in elastomero, biocarburanti e schiume poliuretaniche.

Vedremo se i tempi di realizzazione di questo nuovo processo produttivo rispetteranno quelli previsti dal finanziamento europeo.

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GEL-ROBOT

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Mag 172018
 

Da uno studio condotto da ricercatori dell’università di Leiden, nei Paesi Bassi, potrebbe essere realizzato un sistema di propulsione e movimento per robot di nuova concezione. In pratica, gli scienziati con a capo Scott Waitukaitis, hanno osservato uno strano fenomeno mostrato da alcune sfere di un gel, un poliacrilamide, nel momento in cui colpivano una superficie riscaldata.

Il poliacrilamide, è un gel molto utilizzato in cosmetica e l’esperimento condotto su di esso, ha messo in evidenza come questo, impregnato d’acqua, nel momento in cui cadeva su di una superficie incandescente, iniziava a rimbalzare in maniera sempre più veloce. La stranezza stava nell’altezza dei salti. Infatti, le palline che venivano rilasciate da molto vicino alla superficie incandescente, iniziavano ad aumentare l’altezza di rimbalzo fino ad un certo punto, mentre quelle rilasciate da più in alto perdevano progressivamente spinta fino ad attestarsi alla stessa altezza di rimbalzo.

Questo fenomeno ha incuriosito e non poco gli scienziati che hanno voluto capire con maggiore precisione quale fenomeno stesse alla base di questo comportamento.

L’esperimento condotto dal gruppo di ricercatori, ha utilizzato una padella riscaldata alla temperatura di 215°C sulla quale da differenti altezze sono state fatte cadere alcune di queste palline di gel impregnate d’acqua. Il risultato è stato quello che le palline hanno iniziato a rimbalzare freneticamente fino a quando tutte si sono stabilizzate ad una precisa altezza pari a circa 4 centimetri.

Fotografando il fenomeno con una camera ad alta velocità, si è potuto comprendere il mistero che stava dietro ai curiosi salti dell’idrogel. La macchina da presa ha infatti rivelato che ogni qual volta la pallina colpiva la superficie rovente, si aprivano sul punto di impatto dei microscopici fori fino a 3.000 volte al secondo. L’elasticità del materiale faceva si che si aprissero dai 10 ai 15 fori per rimbalzo, che poi si richiudevano per effetto della stessa elasticità. Da questi, fuoriusciva una microscopica quantità di vapore prodotto dall’istantanea evaporazione dell’acqua dalla superficie della sfera. Questa in pratica fungeva da propulsore spingendo la pallina verso l’alto perché la quantità di energia cinetica prodotta dal getto di vapore era pari a quella dissipata nell’impatto. Questo spiegherebbe la regolarità nell’altezza del rimbalzo. Quindi, variando la temperatura della superficie di impatto si potrebbe variare anche l’altezza del rimbalzo.

Il fenomeno è anche accompagnato da una notevole rumorosità; infatti, questi micro-getti di vapore, fanno vibrare in aria le palline che risuonano come un piccolo speaker.

Tra le possibili applicazioni di questo fenomeno, gli scienziati hanno individuato quella di un utilizzo in soft robot, cioè robot privi di parti rigide, capaci di muoversi liberamente grazie al passaggio di acqua o di una corrente.

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LA PELLE ELETTRONICA

 Digital Life
Mar 012018
 

La prevenzione in campo medico è la prima arma per affrontare le malattie di ogni genere e le persone e i medici lo sanno bene. Trovare, quindi, un modo per monitorare tutte le attività corporee importanti, necessarie a stabilire il nostro grado di salute, risulta essere un tassello fondamentale, se non il più importante, in questa battaglia. Smartwatch, indossabili, fasce fit, iniziano ad essere sempre più diffuse e sempre più utilizzate dalle persone, proprio in virtù della loro funzione ed efficacia.

Arriva dal Giappone, l’ultima innovazione in tal senso, dalla collaborazione tra l’Università di Tokyo e alcune aziende, quali la Dai Nippon Printing.

Si tratta di un circuito stampato, impresso su un lattice di gomma ideato e realizzato dal ricercatore giapponese Takao Someya. All’interno di un sottilissimo strato di materiale sintetico, deformabile e capace di allungarsi fino al 45% della sua superficie, Takao ha inserito un display che mostra ogni tipo di informazione biometrica dell’individuo, dei nano-sensori e un modulo di comunicazione.

Lo schermo, creato dalla Dai Nippon Printing, è una matrice di microLed rettangolare da 16*24 elementi annegati nella gomma attraverso una tecnologia proprietaria della Dai Nippon. Allo stesso modo sono annegati anche i micro-collegamenti necessari a rendere operativo il dispositivo.

Inoltre, una unità di elaborazione, un micro-chip, è anch’esso annegato all’interno del film sintetico con le stesse identiche tecniche utilizzate per i Led e per i collegamenti.

Si tratta in pratica di una pellicola, quasi una seconda pelle, indossabile da qualunque paziente, sportivo o persona che necessita la registrazione dei parametri vitali, assolutamente non invasiva, priva di qualunque controindicazione e indossabile anche per parecchi giorni consecutivamente. Questo è un grande vantaggio se pensiamo a particolari pazienti come possono esserlo i bambini o alcuni soggetti particolarmente critici.

Il sistema di nano-sensori registra gli impulsi che vengono elaborati dall’unità centrale e tramite lo schermo mostrati all’utente e attraverso il modulo di comunicazione, inviati ad un dispositivo portatile o sul cloud in modo da poter essere trasferiti direttamente ad una banca dati per le ulteriori elaborazioni o direttamente sul terminale del medico curante.

I sensori permettono di registrare parametri quali: pressione arteriosa, temperatura corporea, battito cardiaco e il potenziale bio-elettrico sviluppato dai muscoli.

Come è facile immaginare, un tale dispositivo potrebbe essere molto utile in campo medico e sportivo e se a questo aggiungiamo che la sua realizzazione non è particolarmente costosa, la possibilità di una sua rapida e importante diffusione potrebbe essere una logica conseguenza nei prossimi anni. La società che lo sviluppa conta di immetterlo sul mercato entro i prossimi 3 anni.

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Serie Metalli: URANIO

 Materiali, Noi Scrittori
Feb 202018
 
URANIO
DATI CONFIGURAZIONE
URANINITE ASPETTO

L’Uranio è un metallo altamente tossico ed ha numero atomico più alto di tutti: 92. Il suo simbolo chimico è U. Fonde a una temperatura di 1132°C. Si trova in natura in minerali chiamati pechblenda e uraninite. Il concentrato di Uranio si chiama Yellowcake.

Risalendo a degli scavi fatti a Napoli risulta che l’Uranio sia stato usato nel 79 a.C. per colorare le ceramiche. Però l’Uranio è stato realmente scoperto nel 1789 dallo scienziato tedesco Martin Heinrich Klaproth che trovò l’Uraninite. Prende il suo nome dal pianeta Urano che era stato scoperto poco prima. La consacrazione della sua scoperta avvenne, però, definitivamente nel 1841 da Eugène-Melchior Pèligot e nel 1850 fu usato per la prima volta.

Miniera di uranio

PROPRIETA’

Le principali proprietà dell’Uranio sono:

  • Conduttore termoelettrico;
  • Tossico;
  • Fusibile;
  • Duttile.
LEGHE

Miscelando l’uranio con altri metalli si ottengono numerose leghe. Le più importanti sono:

  • Acetano di Uranile;
  • Nitrato di Uranio;
  • Esafluoruro di Uranio;
  • Diuranato di Ammonio;
  • Diossido di Uranio.
IMPIEGHI

L’uranio ha due usi principali: uno militare e uno civile.

Si sfruttano in ambito militare le sue proprietà tossiche e radioattive, infatti si usa per:

  • Proiettili;
  • Bombe atomiche;
  • Propulsori di sottomarini e aerei militari.

In ambito civile, invece le sue applicazioni sono:

  • Centrali elettronucleari;
  • Per la fotografia;
  • Bussole giroscopiche.
Proiettile Bomba all’uranio Giroscopio
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ANCHE NOI SCRITTORI
Alunno/i autore/i dell’articolo:
NICOLE BETTO
Classe e Anno: Argomento di Riferimento:
Prima I – 2017/18 METALLI

Serie Metalli: PLATINO

 Materiali, Noi Scrittori
Feb 202018
 
PLATINO
DATI CONFIGURAZIONE
PEPITA DI PLATINO ASPETTO

Il platino è un metallo di colore bianco-grigio, lucente e resiste alla corrosione. Il suo nome deriva dallo spagnolo “platina”, che significa “piccolo argento”. Ha simbolo chimico Pt e numero atomico 78.

Si trova sia allo stato nativo che, associato ad altri metalli del suo gruppo (rutenio, rodio, palladio, osmio e iridio), al ferro e al rame e, qualche volta, a piccole quantità di oro, nichel, manganese, piombo, mercurio.

Il platino fu studiato da C. Wood, da W. Watson e da molti altri, che ne indicarono le proprietà. W.H. Wollaston fu uno dei primi a ottenere oggetti di platino praticamente puro pressando e sintetizzando il metallo.

Miniera di Platino in Sud Africa

PROPRIETA’

Le principali proprietà del Platino sono:

  • Malleabile;
  • Duttile;
  • Resiste alla corrosione;
  • Resiste all’ossidazione;
  • Capacità catalitiche;
  • Buone proprietà reologiche alle alte temperature;
  • Conduttore elettrico;
  • Conduttore termico.
LEGHE

Le leghe a base di platino possono essere utilizzate a temperature superiori ai 2000K e, nonostante i costi elevati, sono di grande interesse per applicazioni strutturali.

Il platino puro ha bassa resistenza meccanica ad alte temperature; per questo viene generalmente legato con iridio (fino al 20%) o rodio (fino al 30%) che ne aumentano considerevolmente la resistenza a rottura.

Nell’oreficeria il platino è impiegato in lega col rame (10%) o col rutenio (5%) oppure con l’iridio (10%).

In elettrotecnica vengono impiegate leghe platino-rodio (10%) per i contatti, per i resistori dei forni a resistenza e per le termocoppie.

Per i contatti elettrici vengono preferite leghe di platino-iridio (20%) o di platino-rutenio (10%).

IMPIEGHI

In gioielleria era già usato dagli Inca e indossato dai faraoni, dopo però non fu più utilizzato. Nel 1895 il gioielliere Cartier lanciò una collezione che ebbe un’enorme successo e fu imitato da altri gioiellieri famosi. Il primo mercato sono gli Stati Uniti (ma quasi il 50% della gioielleria è di produzione italiana), seguiti dall’Europa e dal Giappone. I più grandi gioielli al mondo, come il celebre diamante Koh-i-Noor, sono montati su platino.

In orologeria per la fabbricazione degli orologi, il platino crea maggiori difficoltà di lavorazione di uno in oro, per questo, quelli in platino costano di più di quelli in oro.

Nell’industria viene utilizzato per le sue straordinarie proprietà per la fabbricazione di apparecchi di laboratorio e attrezzature dell’industria chimica (crogioli, termocoppie, termometri a resistenza, ecc.). Nell’industria chimica viene utilizzato perché è resistente alla maggior parte degli agenti chimici. Per la resistenza alle alte temperature è utilizzato in campo aeronautico. Per eliminare i gas di scarico viene utilizzato nelle marmitte catalitiche delle auto. In medicina trova impiego nei pace-maker ad esempio, mentre è molto usato in odontoiatria.

Gioielleria Strumenti odontoiatrici Orologi
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SALVATORE LANZAFAME
Classe e Anno: Argomento di Riferimento:
Prima D – 2017/18 METALLI
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