Roma, 13 apr. (askanews) – Svelate le proprietà nanomeccaniche dei tetrapodi, i ‘mattoni’ che costituiscono l’aerografite, il materiale più leggero al mondo. Nata nel 2012 nei laboratori di ricerca delle università di Kiel e di Amburgo partendo da una base di grafene, l’aerografite – nera, superelastica, idrorepellente, fino a 6 volte più leggera dell’aria – è considerata oggi un materiale estremamente interessante per le numerose possibilità di applicazione, quando si cerca leggerezza e allo stesso tempo resistenza. Ad esempio, negli accumulatori di energia ultraleggeri per automobili o e-bike, nei dispositivi mobili, nei componenti biocompatibili per applicazioni mediche, nei filtri per la purificazione di aria, oli o acqua da impurità e inquinanti e persino in schiume adatte a proteggere i veicoli spaziali dall’impatto da micro meteoroidi (un aspetto, quest’ultimo, a cui è particolarmente interessata l’Agenzia spaziale italiana).
Merito di una struttura 3D ad alta porosità che permette di creare armature durature nel tempo, leggere e resistenti. Il segreto va ricercato nell’intreccio di tubi di carbonio di scala nanoscopica di cui l’aerografite è composta. Molto però rimane ancora da conoscere su questo materiale e il mondo della ricerca scommette sulla concreta possibilità di migliorarne ulteriormente le prestazioni.
Un passo in avanti nella comprensione della nanomeccanica dei singoli componenti strutturali dell’aerografite viene ora da uno studio – pubblicato su Nature Communications- che ha svelato la nanomeccanica dei tetrapodi, i ‘mattoni’ che costituiscono l’aerografite, grazie a un mix di esperimenti nanoscopici, modellazione analitica e simulazioni numeriche.
A condurre la parte numerica dello studio è stato Stefano Signetti, dottorando del gruppo di ricerca del Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e Meccanica dell’Università di Trento che fa capo a Nicola Pugno, coordinatore del progetto che è stato portato avanti in stretta collaborazione con i ricercatori delle università di Kiel, Amburgo (proprio quelli che hanno inventato questo materiale) e dell’Università della Lettonia. Un progetto finanziato nell’ambito del consorzio Graphene Flagship, il progetto di ricerca della Commissione Europea (programma Horizon 2020) che coinvolge complessivamente oltre 150 studiosi da 23 Paesi, con un finanziamento di un miliardo di euro.
Lo studio dell’Università di Trento ha riguardato principalmente la modellazione analitica e numerica della nanomeccanica dei singoli tetrapodi che compongono l’aerografite. Le prove meccaniche, sperimentalmente eseguite con un microscopio a forza atomica, sono state interpretate anche con simulazioni numeriche. La modellazione ha permesso di osservare come i tetrapodi, di dimensioni e forme diverse, reagiscono dal punto di vista meccanico a diverse sollecitazioni (trazione e compressione) e a interazioni con altri tetrapodi nell’aerografite, ottenendo indicazioni preziose sul comportamento universale dei tetrapodi. La conoscenza della meccanica del singolo ‘mattone’ è fondamentale per ottimizzare nuove aerografiti con proprietà meccaniche anche superiori alle attuali.