AS_06_2018

Settembre 2018 Automazione e Strumentazione INDAGINE approfondimenti 50 Per introdurre il tema dei materiali intelligenti (smart material) bisogna partire dalle nanotecnologie che rappre- sentano l’insieme dei metodi e delle tecniche per la manipo- lazione della materia su scala atomica e molecolare. Esse hanno l’obiettivo di costruire materiali e prodotti con speciali caratte- ristiche chimico-fisiche. Un interessante esempio di applicazione indu- striale nelle lavorazioni a freddo e nella metal- lurgia è data dai materiali ‘a memoria di forma’ . Questi materiali sono in grado di recu- perare la loro forma originaria, dopo essere stata modificata a causa dell’applicazione di una forza esterna o di una variazione di temperatura. Due sono i principali fattori fisico-tecnologici alla base delle vastissime proprietà dei nano- materiali: l’ incremento dell’area superficiale e l’ effetto di confinamento quantico . Questi fattori determinano non solo l’aumento delle caratteristiche meccaniche ma anche l’insorgere di proprietà ottiche ed elettroniche inedite, oppor- tunamente sfruttabili per varie applicazioni. Le dimensioni nanometriche delle particelle forniscono un’elevata superficie di interfaccia, conferendo così caratteristiche chimico-fisiche differenti ai materiali nano-strutturati e influendo sulle applicazioni nelle quali il rapporto superfi- cie attiva-volume diventa determinante. Anche le proprietà ottiche, magnetiche ed elet- triche cambiano radicalmente a livello nanome- trico. Riducendo le dimensioni fino a raggiungere quelle tipiche nanometriche dei cosiddetti cluster, a causa del basso numero di atomi presenti nel cluster medesimo e del suo volume ridotto, nella struttura elettronica si manifesta una discretizza- zione dei livelli energetici (quantizzazione), sua volta dipendente dalle dimensioni del cluster. Questo fenomeno, denominato ‘ quantum size effect ’, dà origine a proprietà del tutto nuove, discordanti con quelle tipiche del materiale a dimensioni macroscopiche ordinarie. Tra le tecnologie emergenti, le nanotecnologie rappresentano dunque per il mondo dell’industria un’imperdibile occasione di crescita e innova- zione , interessando settori come la medicina, le biotecnologie, l’agricoltura e l’informatica, fino alla struttura dei materiali, alla ricerca spaziale, all’ambiente, alla meccanica e alla sicurezza. Numerosi prodotti riconducibili all’utilizzo delle nanotecnologie sono già disponibili sul mercato e di uso quotidiano. La pervasività delle appli- cazioni nanotecnologiche è dovuta soprattutto all’impatto sui materiali: dal legno al tessile fino ai materiali cementizi autopulenti. Le nanotec- nologie trovano inoltre applicazione nell’abbat- timento degli inquinanti e nella produzione di pannelli fotovoltaici. I rivestimenti nanostrutturati anticorrosione e decorativi sono l’alternativa alla cromatura di LE POSSIBILITÀ OFFERTE DALLE NUOVE TECNOLOGIE DEI MATERIALI Le frontiere dei materiali intelligenti Le tecnologie alla base dei materiali intelligenti sono ritenute fondamentali per sostenere i processi di innovazione e sviluppo. Sono insomma fattori di abilitazione per favorire la competitività dell’industria manifatturiera e realizzare prodotti e processi migliorati ad alto valore aggiunto. Armando Martin Le proprietà ottiche, magnetiche ed elettriche dei materiali possono cambiare radicalmente in base alla loro struttura microscopica o nanometrica @armando_martin