Roberta Di Giuli • Già collaudato come sensore di pressione ultra-sensibile, capace di generare energia a seguito di minime deformazioni, ha potenziali applicazioni nei dispositivi auto-alimentati e nella robotica umanoide. Lo garantiscono i suoi «genitori»: gli scienziati dell’Istituto di Nanoscienze del Cnr di Lecce
•• Ha caratteristiche sorprendenti il tessuto polimerico realizzato dai ricercatori dell’Istituto nanoscienze del Consiglio nazionale delle ricerche (CnrNano) di Lecce. Dai suoi stessi movimenti e vibrazioni genera energia! Oltretutto, presenta caratteristiche non di poco conto quali la flessibilità e la robustezza. Al via, dunque, le proposte per la sua applicazione che vanno dai dispositivi auto-alimentati alle interfacce dei futuri robot umanoidi.
Lo studio, pubblicato sulla rivista «Nature Communications», è coordinato da Luana Persano dei laboratori Nnl di CnrNano, in collaborazione con l’Università del Salento, Istituto italiano di tecnologia e Università dell’Illinois e Northwestern.
I campi di «applicazione»
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Campione di tessuto piezolettrico |
Costituito da fibre di polimeri piezoelettrici, il nuovo materiale è stato realizzato grazie a uno speciale metodo di «nano filatura». I ricercatori hanno sfruttato le proprietà piezoelettriche di alcuni polimeri, detti polivinilidenfluoruri. Si tratta di “Materiali che quando vengono sollecitati da una forza meccanica, allungati o compressi, producono ai loro estremi cariche elettriche“, spiega Luana Persano. “Questa energia può essere immagazzinata o usata come segnale di una deformazione avvenuta. Il nostro prototipo è in grado di generare un segnale elettrico in risposta a una sollecitazione anche molto piccola, come quella indotta da un insetto che si posa sulla superficie, o la caduta di una foglia. Testato come sensore di pressione, il dispositivo ha fornito misure ultra-sensibili, ma integrato in sistemi più complessi ha potenziali applicazioni nel campo dell’elettronica portatile che si interfaccia con il corpo umano, come dispositivi di monitoraggio per la salute ed il wellness, o muscoli artificiali e tessuti ingegnerizzati“.
Per il tessuto piezoelettrico i ricercatori prevedono anche applicazioni nel campo della robotica umanoide. “L’eccezionale sensibilità del dispositivo permetterebbe lo sviluppo di sensori tattili di precisione, che possono rappresentare il primo passo verso la realizzazione di una pelle artificiale elettronica capace di mimare le caratteristiche fisiche e multifunzionali della pelle umana”, sottolinea la ricercatrice Persano. “Le speciali proprietà del materiale si devono a un metodo di elettrofilatura messo a punto nei laboratori di Lecce che ci permette di avere densi fasci di fibre estremamente allineate tra loro, e al contempo di orientare le catene molecolari di ogni fibra. In questo modo riusciamo a potenziare le caratteristiche piezoelettriche del polimero di partenza”.
Questa tecnologia è alla base del progetto Nano-Jets finanziato dal European Research Council presso Università del Salento e i laboratori Nnl di CnrNano di Lecce. Il dispositivo è innovativo sia per forma sia per proprietà. “I sensori disponibili finora, composti non da nanofibre ma da film sottili di polimero, hanno proprietà piezoelettriche meno marcate e più difficili da innescare, e di fatto non permettono di misurare pressioni al di sotto di un migliaio di Pascal circa, equivalenti al tocco di un dito”, conclude la ricercatrice. “Il nostro tessuto rileva pressioni diecimila volte inferiori ed è prodotto con tecnologie a basso costo scalabili su larga area, perciò compatibili con processi industriali”.
