Scoprire le potenzialità delle superfici nanotesturizzate
È noto che i materiali flessibili possono assorbire energia meccanica e resistere ai danni meccanici. Tuttavia, produrre rivestimenti e pellicole flessibili mantenendone al contempo la repellenza ai liquidi resta una sfida scientifica e tecnologica; una sfida che il progetto NICEDROPS, finanziato dall’UE, ha deciso di raccogliere. «Il nostro obiettivo era quello di sviluppare superfici nanotesturizzate di alta precisione con proprietà nanomeccaniche controllate», spiega Manish K. Tiwari, professore di nanoingegneria presso l’University College London che ha ottenuto una sovvenzione Royal Society Wolfson. «Volevamo poi usare queste superfici per studiare il modo in cui la nanoingegneria può ritardare la formazione del ghiaccio, resistere agli impatti con i liquidi ad alta velocità e proteggere dall’abrasione e dalla corrosione.»
I vantaggi della flessibilità
Una delle prime scoperte emerse dal progetto è che l’anodizzazione elettrochimica può essere utilizzata per ottenere il controllo della morfologia su scala nanometrica, per cui è possibile utilizzare anche elettroliti e mordenzanti ecologici. Inoltre, assimilando razionalmente i componenti organici in rivestimenti repellenti dei liquidi auto-replicanti, i ricercatori coinvolti nel progetto sono riusciti a evidenziare i vantaggi della flessibilità. «Abbiamo dimostrato che, utilizzando materiali flessibili, possiamo migliorare la robustezza delle superfici repellenti», spiega Tiwari. «Si tratta di un principio di cui beneficiano naturalmente gli esempi naturali di superfici repellenti dei liquidi, come le ali delle farfalle e le foglie delle piante.» Non solo questa scoperta è stata pubblicata su «Nature Materials», ma i ricercatori l’hanno già utilizzata per realizzare rivestimenti robusti con un’ampia varietà di materiali.
Reticoli metallorganici
Il progetto, che ha ricevuto il sostegno del Consiglio europeo della ricerca, si è concentrato anche sui reticoli metallorganici (metal-organic frameworks, MOF). Secondo Tiwari, i MOF cresciuti in superficie possono essere utilizzati come rivestimenti sostenibili, trasparenti e anfifobici (idrofobi e lipofobi). «Questi MOF ci consentono di evitare l’uso di sostanze per- e polifluoroalchiliche (PFAS) che, com’è risaputo, comportano problemi ingenti per la salute e l’ambiente», ha dichiarato. I ricercatori hanno anche dimostrato come queste superfici possano resistere all’impatto con i liquidi ad alta velocità e offrire una bassa adesione al ghiaccio, per non parlare delle potenzialità di assorbimento degli inquinanti direttamente dall’aria. «Riteniamo che queste superfici di nano-precisione prive di PFAS possano avere una gamma abbastanza ampia di applicazioni», aggiunge Tiwari.
Esplorare il campo dei sensori autoalimentati
Un altro risultato fondamentale è stato lo sviluppo di un materiale nanocomposito che è contemporaneamente piezoelettrico e piezocatalitico senza bisogno di poling. «Queste pellicole ci hanno introdotto nel campo dei sensori auto-alimentati, che consideriamo un nuovo ed entusiasmante ambito di ricerca per il nostro gruppo», osserva Tiwari. I ricercatori hanno già collaborato con un medico per sviluppare guanti chirurgici basati su sensori che potrebbero consentire interventi più sicuri.
Nuove intuizioni, più lavoro
Il lavoro svolto nel corso del progetto NICEDROPS ha scoperto le potenzialità delle superfici nanotesturizzate. «Spero che la comunità scientifica e la società traggano beneficio dalle nostre intuizioni sull’uso della flessibilità meccanica per ottenere superfici migliori e più robuste, insieme alle nostre idee sui nanorivestimenti privi di PFAS», conclude Tiwari. «Spero soprattutto che le persone prendano in considerazione queste idee quando pensano a rivestimenti che devono sopravvivere in ambienti difficili e resistere a impatti ad alta velocità.» I ricercatori stanno attualmente valutando la fattibilità di costituire una società spin-off per commercializzare nano-rivestimenti privi di PFAS.
Parole chiave
NICEDROPS, rivestimenti, superfici nanotesturizzate, nanoingegnerizzato, materiali flessibili, repellenza dei liquidi, reticoli metallorganici, materiale nanocomposito
