Smart materials: materiali intelligenti, così cambieranno il mondo

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Smart materials, materiali intelligenti. Sei ti stai chiedendo cosa sono, sei capitato nel posto giusto. In questo articolo parleremo di quelli che sono i materiali con i quali nei prossimi anni saranno fatti molti degli oggetti che ci circondano che quasi magicamente potranno fare una serie di cose che fino ad oggi erano impensabili.

Smart materials: cosa sono i materiali intelligenti?

Cominciamo con il capire cosa sono i materiali intelligenti. Gli smart materials sono materiali nati in laboratorio, che reagiscono in un certo modo agli stimoli esterni. Un metallo che reagisce alle alte temperature modificando la propria struttura e assumendo una forma determinata e prevedibile è uno smart materials, perché risponde in un certo modo alla variazione di temperatura e perché lo fa sempre in uno stesso modo. Ha dunque una memoria.

Dall’unione di nichel e titanio gli scienziati hanno realizzato una lega metallica che cambia forma se immersa per esempio in un liquido alle alte temperature. Questo è un esempio di materiale intelligente. I materiali a memoria di forma sono particolari smart materials che cambiano la loro forma assumendone una diversa se sottoposti a uno stimolo esterno come per esempio può essere l’alta temperatura. Oltre che alle temperature, ci sono smart materials che si trasformano, cambiano la loro struttura se sottoposti a stress fisico (per esempio se vengono piegati), o se sottoposti a campi elettrici o magnetici oppure alla luce. O, ancora all’umidità.

Smart materials, alcuni esempi

I materiali intelligenti cominciano a essere utilizzati in molti campi, come per esempio la medicina. Gli stent che servono a liberare le nostre arterie quando sono ostruite da accumuli di colesterolo potranno essere realizzati con metalli intelligenti. Una volta raggiunta la loro posizione all’interno del nostro corpo il materiale intelligente aumenterà le sue dimensioni perché percepirà il calore del corpo umano e lo stent potrà liberare l’arteria.

In futuro probabilmente utilizzeremo per isolare termicamente le nostre abitazioni l’aerogel (nella foto in alto / Courtesy NASA/JPL-Caltech – NASA Stardust Website, Pubblico dominio, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=35155), il materiale più leggero al mondo. L’aerogel è una schiuma solida che viene già utilizzata dalla Nasa nelle missioni spaziali. Al tatto ricorda la gommapiuma, a vederla sembra qualcosa a metà tra il fumo e un ologramma, ma è un solido, è solida ma molto molto leggera.

Materiali intelligenti: l’osso bionico 

Tra gli smart materials c’è anche l’osso bionico, uno dei materiali intelligenti nati in Italia da una collaborazione tra l’Università Bicocca di Milano e l’Imperial College di Londra. L’osso bionico stampato in 3D,  è capace di ripararsi da solo, e in futuro potrebbe essere utilizzato per guarire fratture o sostituire parti di osso colpite da una malattia. Le applicazioni dell’osso bionico riguardano  dunque la medicina rigenerativa e la biomedicina ma le applicazioni potrebbero anche andare oltre. Si ipotizza per esempio che possa essere utilizzato per fare gli schermi dei nostri smartphone e dei nostri tablet. Mai più dunque brutte lesioni visto che il materiale di cui è composto l’osso bionico si ripara da solo.

Smart materials: la pelle robotica bioispirata

smart-materials-icubI materiali intelligenti possono essere utilizzati in tutti i settori. Abbiamo visto l’esempio della medicina, con i metalli a memoria di forma. L’osso bionico troverà applicazione nell’ingegneria biomedica e anche nei dispositivi mobili. Non poteva mancare la robotica. In futuro i robot, per esempio i robot umanoidi potrebbero avere una pelle sempre più simile alla nostra. È quello che si comincia a fare anche con gli umanoidi più evoluti, come per esempio iCub, il robot bambino dell’Istituto Italiano di Tecnologia. In futuro questa pelle artificiale diventerà sempre più hi-tech. L’IIT di Genova e la Cornell University stanno sperimentando una pelle robotica biospirata, ispirata dalla natura, e in particolare dalla pelle del polpo. Questo materiale intelligente è stato già testato su un soft robot e in futuro permetterà di interagire con l’uomo cambiando colore o illuminandosi e di far percepire al robot la propria postura, i contatti e le pressioni esterne, dandogli una sorta di tatto simile a quello umano.

Smart materials: la spugna che ripulisce mari e fiumi

Tra i materiali intelligenti dell’Istituto Italiano di Tecnologia di Genova c’è anche una spugna che si può guidare con dei campi magnetici e che consente di ripulire in maniera efficace mari e fiumi nei quali si sono verificati sversamenti di oli.

Eccola al lavoro:

Quelli che abbiamo visto insieme in questo articolo sono alcuni dei nuovi materiali che si stanno affacciando nella nostra vita quotidiana. Sono solo alcuni ma tutto ci fa pensare che siamo solo all’inizio.

 

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