Finora tutti sapevamo che un corpo ha l’attitudine a modificare il proprio volume al variare della temperatura e che lo fa esclusivamente in base al tipo di materiale utilizzato. Ma ora, grazie a un studio congiunto delle Università di Trento, Cagliari e Brescia, è stato appena scoperto che questa attitudine può essere controllata intervenendo sulla configurazione geometrica della microstruttura di quel materiale.
Studio da copertina
È un’importante scoperta italiana che ha conquistato la copertina della rivista scientifica britannica “Proceedings of the Royal Society A”: Diego Misseroni dell’Università di Trento, Luigi Cabras dell’Università di Brescia e Michele Brun dell’Università di Cagliari hanno pubblicato il loro lavoro nel quale mostrano, con degli esperimenti condotti all’Università di Trento su un prototipo di metamateriale, come sia possibile controllare le deformazioni termiche. L’articolo, dal titolo “Micro-structured medium with large isotropic negative thermal expansion”, comprende anche un filmato con gli esperimenti dei ricercatori.
«In laboratorio – spiega il team – abbiamo progettato, realizzato e testato un metamateriale (materiale artificiale) il cui comportamento macroscopico non dipende solo dal materiale usato ma anche, e soprattutto, dalla configurazione geometrica della sua microstruttura. Apportare dei cambiamenti a essa permette di controllare e modificare a piacimento l’entità e il segno delle deformazioni termiche e riuscire ad annullarle qualora necessario». Detto in altri termini, intervenire su di essa permette di rendere un dispositivo “insensibile” o “molto sensibile” alle variazioni di temperatura.
Applicazioni: dalla caldaia di casa al settore aerospaziale
I risultati della ricerca aprono prospettive promettenti per la realizzazione di nuovi materiali da impiegare sia in ambiti dove le deformazioni termiche rappresentano un rischio, e quindi devono essere minimizzate (è il caso di componenti meccanici, ottici ed elettronici ma anche di strutture civili), sia in ambiti in cui tali deformazioni sono vantaggiose: come nel caso degli attuatori termici, piccoli componenti elettromeccanici molto sensibili alle variazioni di temperatura che fanno aprire e chiudere valvole, accendere e spegnere interruttori ed eseguire una serie di altri compiti meccanici. Gli attuatori termici garantiscono, per esempio, il funzionamento di vari dispositivi, dalla caldaia di casa al motore dell’auto, dagli impianti d’irrigazione ai dispositivi di chiusura per il settore aerospaziale.
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