Arriva il gel vetroso che sfida la fisica e si ripara da solo, la scoperta che rivoluziona i materiali del futuro

 

Durezza del vetro, elasticità della gomma e capacità di auto-ripararsi, il gel vetroso scoperto dalla North Caroline State University promette di trasformare la medicina, la robotica e l' elettricità, aprendo nuove possibilità per lo sviluppo di materiali compositi avanzati. 

Avete mai immaginato un materiale che possa allungarsi come una gomma, resistere come il vetro e auto-ripararsi come per magia. Non è fantascienza ma il gel vetroso, una scoperta sorprendente che sta affascinando gli scienziati di tutto il mondo. Frutto di un' intuizione casuale in un laboratorio della North Caroline State University, potrebbe cambiare per sempre il nostro modo di pensare ai materiali. 

Il mondo della scienza dei materiali è spesso pieno di sorprese, e questa scoperta non fa di certo eccezione, il Professor Micheal Dickey, esperto di materiali presso la NCSU, ha ammesso che si tratta di una scoperta fortuita. La scoperta è avvenuta mentre la ricercatrice Meixiang Wang stava lavorando con gli ionogel, materiali fatti di polimeri e liquidi ionici conduttori di elettricità, l' obbiettivo iniziale di Wang era creare dispositivi indossabili e flessibili per applicazioni mediche, robotiche e sensoriali. Tuttavia modificando la composizione degli ionogel, ha ottenuto risultati inaspettati. 

Proprietà incredibili che sfidano la logica 

A prima vista il nuovo gel sembra pezzo di plastica trasparente ma le apparenze ingannano. Testando il materiale i ricercatori hanno scoperto una nuova combinazione di proprietà che sfida la logica:

• Estremamente allungabile: può allungarsi fino a cinque volte la sua lunghezza originale.
• Sorprendentemente duro: ha una resistenza paragonabile a quella del vetro. 
• Capacità di auto-riparazione: può riscaldarsi se tagliato. 
• Memoria di forma: mantiene una forma specifica fino a quando non viene riscaldato. 

Queste caratteristiche rendono il gel vetroso unico nel suo genere. Nonostante sia costruito per il cinquanta e sessanta percento da liquido, non sembra mai asciugarsi, combinando un elevata resistenza alla frattura con proprietà auto-riparanti. 

I gel vetrosi sono flessibili ed elastici come gel, ma resistenti alla rottura come polimeri vetrosi. Sono facili da produrre e possono essere utilizzati in molte applicazioni dalla stampa 3D, alla robotica soffice. La ricetta per ottenerli è stata pubblicata sulla rivista Nature da un gruppo di ricerca statunitense guidato dalla North Caroline University. 

Lo studio ha superato la distinzione tra gel e polimeri vetrosi, considerati da sempre materiali diversi. I polimeri vetrosi, usati per bottiglie, o finestrini per aerei, sono duri e rigidi e non fragili come illustrato da Meixiang Wang. 

Per realizzarli i ricercatori hanno utilizzato il materiale liquido con cui vengono prodotti i polimeri vetrosi e lo hanno mescolato con un liquido ionico, un solvente fatto di atomi o gruppi di atomi carichi elettricamente. Questo separa e immobilizza le catene molecolari del polimero, rendendo il materiale elastico come un gel ma resistente alla rottura. Il preparato viene quindi versato in uno stampo ed esposto a luce ultravioletta che polimerizza il materiale formando il gel vetroso. 

Potenziali applicazioni 

Le potenzialità del gel vetroso sono enormi anche se è ancora presto per parlare di applicazioni concrete. I settori che potrebbero trarre vantaggio da questo materiale includono:

• Medicina: sviluppo di dispositivi medici flessibili e durevoli. 
• Robotica: creazione di robot più resistenti e adattabili. 
• Elettronica: produzione di dispositivi elettrici flessibili e auto-riparanti. 
• Ingegneria dei materiali: base per nuovi materiali compositi e innovativi. 

Saranno necessari ulteriori test per utilizzare il gel vetroso in modo pratico, ma le prospettive sono entusiasmanti. La ricerca sugli ionogel ha preso piede solo negli ultimi anni, con i primi test su materiali simili iniziati nel 2021.