Un numero sempre maggiore di materiali compositi leggeri e portanti si fa strada. Il biomateriale è molto ambito soprattutto in settori come la produzione automobilistica, navale e aerea. Se considerate poi la (ugualmente) crescente necessità di sviluppare nuovi metodi per la diagnosi precoce dei danni di questi (ancora poco conosciuti) materiali, immaginate quanto sia importante lo sviluppo di cui vi parlo in questo post.
Con l’obiettivo di soddisfare entrambe le necessità, gli scienziati del Complex Materials Group dell’ETH di Zurigo hanno creato e presentato in uno studio un biomateriale leggero che utilizza un cambiamento di colore per segnalare una deformazione interna. Si, esatto: cambia colore per avvertire che si sta rompendo. È un biomateriale traslucido composto da vari strati. È molto leggero e resistente, ma quando le cose si fanno difficili, avvisa!
Come è fatto il biomateriale che cambia colore per avvertire dei danni subiti
Questo tipo di laminato è composto da strati alternati di un polimero plastico e di madreperla artificiale. A sua volta, la madreperla artificiale è modellata sulla struttura biologica di un guscio di ostrica, ed è costituita da innumerevoli piastrine di vetro disposte in parallelo. Queste piastrine vengono compattate con una resina polimerica, che rende lo strato estremamente duro e resistente alla rottura.
Sopra il primo strato di biomateriale ce n’è un altro fatto di un polimero a cui i ricercatori hanno aggiunto una molecola indicatrice sintetizzata appositamente per il compito da svolgere. È questa molecola “indicatrice” la chiave di tutto. La molecola viene attivata non appena il polimero subisce una deformazione e questo cambia la sua fluorescenza. Più il materiale si allunga, più queste molecole si attivano, aumentando la fluorescenza.
Più danni subisce, più si colora
Abbiamo usato molecole fluorescenti perché puoi misurare molto bene l’aumento della fluorescenza e non devi fare affidamento sulla percezione soggettiva.
Tommaso Magrini, autore principale dello studio.
La fluorescenza del biomateriale, come detto, funge da indicatore. Questo consente ai ricercatori di identificare le aree sovraccaricate all’interno del materiale composito anche prima che si verifichino le fratture. Può aiutare a rilevare le aree vulnerabili in una struttura, prevenendo così un disastro.
