Il potenziale industriale dei fluidi magnetici privi di attrito
I magneti, che esercitano una forza a distanza, vengono impiegati in numerosi prodotti e servizi, dagli elettrodomestici ai macchinari industriali. Un’applicazione con un enorme potenziale non sfruttato è lo spostamento di materiali su scala nanometrica e microscopica. «Mi interessava la possibilità di collocare particelle o un liquido all’interno di un liquido magnetico, per poi controllare il flusso con magneti esterni», spiega Bernard Doudin, coordinatore del progetto MAMI e docente presso l’Università di Strasburgo, in Francia. «Ritenevamo che questo ferrofluido avrebbe contribuito a superare alcuni problemi nell’ambito della dinamica dei fluidi.»
I benefici dei ferrofluidi
Ad esempio, il pompaggio di fluidi attraverso tubi a pareti rigide, soprattutto su scala molto piccola, può danneggiare eventuali oggetti biologici trasportati. «Gli esperti di idrodinamica vi diranno che le cose diventano davvero difficili quando si scende sotto la scala di 0,1 millimetri», aggiunge Doudin. I ferrofluidi potrebbero contribuire a ridurre l’attrito e il taglio, perché le particelle da proteggere sarebbero contenute in un fluido. Per esaminare più nel dettaglio le possibilità dei ferrofluidi, il progetto MAMI ha riunito fisici, biologi e chimici. «Sono un chimico e la mia specializzazione riguarda i magneti», spiega Doudin. «Le nostre competenze comprendevano anche l’idrodinamica, la microfluidica e le scienze biologiche applicate. Volevamo capire, ad esempio, il potenziale dei ferrofluidi nel trasporto delle cellule ematiche.» Il progetto MAMI, sostenuto dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, ha anche contribuito a formare i primi ricercatori in tutte queste discipline. L’attenzione era rivolta soprattutto all’identificazione del potenziale per le applicazioni industriali.
Scienze della vita e protezione delle colture
Alcune delle applicazioni individuate dal progetto si sono dimostrate davvero promettenti. «Pompare il sangue esternamente attraverso tubi è problematico, perché può distruggere le cellule», osserva Doudin. «Se le cellule ematiche scorrono all’interno di un liquido anziché di un tubo solido, l’attrito e contestualmente anche lo stress cellulare saranno inferiori.» La protezione delle colture è un’altra delle applicazioni individuate. Il progetto MAMI ha gettato le basi per comprendere in che modo un campo magnetico possa influenzare le proprietà dell’acqua. «Speriamo che questo possa aiutarci a chiarire in che senso gli spray magnetizzati siano più efficienti per il trattamento delle colture», ha dichiarato Doudin. «Abbiamo capito in parte perché ciò funziona, ma sono necessarie ulteriori ricerche e applicazioni per completare le verifiche. È uno dei misteri del magnetismo.» Migliorare ulteriormente l’uso efficiente dei pesticidi gioverebbe all’ambiente e farebbe risparmiare denaro agli agricoltori.
Movimento senza attrito
Il fatto che le particelle che scorrono all’interno di un liquido non creino quasi alcun attrito apre un nuovo mondo di possibilità. «Una grande quantità di energia viene sprecata per contrastare l’attrito», osserva Doudin. «Quando si guida l’auto, ad esempio, si lotta contro l’attrito dell’aria e della strada.» Pertanto, eliminare l’attrito potrebbe consentire di risparmiare enormi quantità di energia. Sebbene il progetto MAMI si occupasse di prototipi su piccola scala, è stato individuato il potenziale per lo sviluppo di rivestimenti ferrofluidici idrorepellenti e stabili per le imbarcazioni. A questo punto, la sfida consiste nello scalare questa tecnologia, per fornire all’industria navale una valida tecnologia di risparmio energetico. «Il progetto MAMI si è dimostrato piuttosto ampio e abbiamo realizzato alcune scoperte interessanti», conclude Doudin. «La prossima fase riguarderà lo sviluppo di questi concetti preliminari e lo sviluppo di strumenti e tecnologie che abbiano un reale impatto sulla società.»
Parole chiave
MAMI, magnetico, magneti, fluido, ferrofluidi, assistenza sanitaria, nanoscala
