AS_02_2019

SCENARI primo piano 42 Marzo 2019 Automazione e Strumentazione nanometrico. In sintesi, con nanotecnologie si intende la capacità di osservare, misurare e mani- polare la materia su scala atomica e molecolare. L’interesse del mondo produttivo Esaminando le caratteristiche dei nanomateriali - primo fra tutti il grafene ma anche i nanocristalli di metalli, semiconduttori o ossidi - si comprende facilmente l’interesse che possono suscitare in chi progetta e produce apparecchiature, macchine e sistemi volti a controllare e automatizzare i processi produttivi. Le nanotecnologie possono utilizzare efficacemente nuove conoscenze sui fenomeni legati all’interfaccia e alle dimensioni; consentono il controllo su scala nanometrica delle proprietà dei materiali per nuove applicazioni, come pure l’integrazione di tecnologie su scala nanometrica, compreso il monitoraggio e il rile- vamento. Presentano proprietà autoassemblanti e offrono metodi e strumenti di caratterizzazione e manipolazione su scala nanometrica. È possibile realizzare nanomotori; nanomacchine e nano- sistemi e applicare tecnologie nanometriche e di alta precisione nel settore della chimica per la produzione di materiali di base e componenti. Per non parlare degli aspetti, oggi molto considerati nell’ambito dell’automazione e del manufactu- ring, legati alla sicurezza e alla salute umana e alla tutela dell’ambiente. La disponibilità di nanomateriali e di superfici ad alte prestazioni aprono interessanti prospet- tive di nuovi prodotti e nuovi processi che pos- sono far leva sulle proprietà personalizzate e sulle prestazioni prevedibili dei materiali; ciò favorisce l’attività di progettazione e permette modellizzazioni e simulazioni più affidabili anche in casi di grande complessità. I vantaggi si ritrovano anche per quanto riguarda la manu- tenzione e riparazione di compo- nenti e macchinari nonché per la compatibilità ambientale. Le nanotecnologie e i nanomate- riali entrano in modo massiccio tra le tecnologie abilitanti dell’Indu- stria 4.0 e interessano tutti i prin- cipali settori industriali essendo indicate, nella maggior parte degli studi e analisi, tra le tecnologie pri- oritarie, con potenzialità applica- tive, impatto e maturità tecnologica diverse a seconda dell’ambito con- siderato. Di seguito citiamo alcuni esempi, suddivisi in base al settore applicativo e agli ambiti dove l’im- patto è maggiore. Il settore della microelettronica e dei semicon- duttori utilizza ormai da diversi anni tecniche su scala nanometrica per la componentistica; si pensi alle applicazioni per il fotovoltaico avanzato (celle al silicio, polimeriche e orga- niche) e ai nanosensori , sempre più presenti nelle linee di produzione automatizzate e nei moderni robot e cobot. I materiali più leggeri e più robusti trovano vasti utilizzi nella fabbricazione di veicoli e vari mezzi di trasporto, soprattutto laddove il peso è il fattore più importante, generando un incremento delle prestazioni - più velocità e maggior sicurezza - ma anche favorendo la riduzione delle dimen- sioni dell’equipaggiamento e quindi diminuendo il consumo di combustibile richiesto. Nel settore energia si fa sempre più ricorso alle nanotecnologie per la scelta dei materiali e per le tecnologie di separazione, confinamento geolo- gico e riutilizzo della CO 2 ; come pure per le ope- razioni di bonifica e per il monitoraggio ambien- tale e, più in generale, per i materiali e i processi per l’efficienza energetica e per la riduzione degli impatti ambientali. Tutti gli ambiti della chimica vedono le nanotec- nologie sempre più protagoniste: per la catalisi di processi chimici ( nanocatalizzatori ), con i nanomateriali per l’industria manifatturiera, con i cementi per edilizia, negli imballaggi. Anche il settore farmaceutica e biotecnologico sfrutta il livello ‘nano’: nei delivery system, nei sistemi di imaging, per l’ingegneria dei tessuti, nelle tecno- logie mini-invasive. E ancora, nel settore edilizio, le nanotecnologie abbinate all’automazione consentono costruzioni in tempi più rapidi e a costi inferiori, permettendo la realizzazione di soluzioni abitative avanzate, di strutture prefabbricate e di innovativi grattacieli. Nanostrutture per microeloettronica (fonte: INRIM)