materiali vascolari
Foto di Mayank Garg via Phys.org

Sviluppare materiali in grado di auto ripararsi non è una novità per moli scienziati. Ispirandosi ai sistemi circolatori biologici, come i vasi sanguigni e o le foglie di un albero, i ricercatori hanno cercato di sviluppare composti strutturali vascolarizzati, creando materiali leggeri in grado di auto guarire.

Tuttavia ad oggi un nuovo studio ha ridotto un processo di produzione di due giorni a circa due minuti sfruttando la polimerizzazione frontale di resine prontamente disponibili. Un vero passo avanti per la creazione di reti vascolari in materiali strutturali in un modo da risparmiare molto tempo e molta energia.

 

Un nuovo processo crea materiali vascolari

Secondo i ricercatori il modo più semplice per produrre questi materiali vascolari è quello di immaginare la composizione di una foglia con i suoi canali interni e reti strutturali. Immaginiamo che la foglia sia realizzata con un materiale strutturale resistente; dentro il fluido scorre attraverso i canali della sua vascolarizzazione interconnessa.

Nel caso dei materiali compositi dai ricercatori invece il liquido svolge numerose funzioni, tra cui il raffreddamento e il riscaldamento in reazione ad ambienti estremi. L’obiettivo di questo nuovo studio è quello di creare strutture realistiche in grado di mantenere le prestazioni richieste per un lungo periodo di tempo rispetto alle strutture già esistenti. Gli alberi hanno reti per il trasporto di nutrienti e acqua dal terreno contro la gravità e il trasporto di cibo sintetizzato dalla foglia al resto dell’albero.

I fluidi scorrono in entrambe le direzioni per regolare la temperatura e far crescere nuovo materiale e rigenerare quello già esistente durante il ciclo di vita dell’albero. Tuttavia creare questi materiali è stato un processo storicamente lungo e scoraggiante. In uno studio precedente sui materiali autorigeneranti, i ricercatori avevano bisogno di almeno un giorno intero pre creare questi compositi.

 

Maggior controllo nella creazione di reti

Il lungo ciclo di produzione prevedeva la polimerizzazione del materiale ospite e successivamente la combustione o la vaporizzazione di una sagoma sacrificale per lasciare dietro di sé reti vascolari vuote. Più complicata è la rete vascolare più sarà complicato rimuoverla. Per creare i materiali ospiti, si è optato per la polimerizzazione frontale, un sistema di diffusione termica di reazione che utilizza la generazione e la diffusione del calore per promuovere due diverse reazioni chimiche contemporaneamente.

Ciò significa che il nuovo studio è stato in grado di ridurre il tempo necessario per la creazione di questi materiali. Inoltre, il nuovo processo consente di avere un maggiore controllo nella creazione delle reti e avere una maggiore complessità e funzionalità in futuro.

Foto di Mayank Garg via Phys.org