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Materiali programmabili: la tecnologia del futuro

Materiali programmabili, una nuova frontiera per la robotica e la tecnologia.

Uno studio recentemente pubblicato su Royal Society Open Science presenta tecniche matematiche per progettare materiali in grado di cambiare forma in base a stimoli esterni, come il calore, l’umidità o il campo elettrico o magnetico, in modo controllato e reversibile. Il team di ricercatori del Politecnico di Milano, composto dal professore Pasquale Ciarletta, Giulia Pozzi e Davide Riccobelli, ha sviluppato delle equazioni per predire il comportamento di questi materiali adattivi e intelligenti, come idrogel e elastomeri dielettrici. Le applicazioni di questi materiali sono molteplici e vanno dalla robotica alla progettazione di dispositivi tecnologici avanzati, come circuiti elettronici flessibili. Grazie alle nuove tecniche di stampa digitale, questi dispositivi possono essere prodotti a costi contenuti, facendo crescere la sinergia tra matematica e industria. I ricercatori sottolineano come le applicazioni matematiche siano fondamentali per la manifattura digitale e cruciali per l’innovazione e il progresso tecnologico e industriale.

Applicazioni

I materiali programmabili sono stati sviluppati per avere una vasta gamma di applicazioni, come la cura e l’assistenza dei pazienti costretti a letto, la riduzione dell’utilizzo delle materie prime e la creazione di oggetti in grado di migliorare la qualità della vita delle persone. I ricercatori del Fraunhofer CPM, una società formata da sei istituti, stanno lavorando sullo sviluppo di materiali programmabili con l’obiettivo di progettare e produrre questi materiali con il supporto di un partner industriale. Per creare questi materiali, i ricercatori modificano il materiale di base, come i polimeri termoplastici o le leghe metalliche, e la loro microstruttura, che consiste in piccole celle unitarie formate da elementi strutturali come travi e gusci sottili.

A differenza dei materiali cellulari convenzionali, le celle dei materiali programmabili possono essere programmate con precisione per ottenere risultati specifici.
L’utilizzo dei materiali programmabili può offrire molti vantaggi nei diversi campi di applicazione speciali, come materassi medici, che possono essere utilizzati per prevenire la formazione di piaghe da decubito nei pazienti costretti a letto, regolando il supporto fornito al corpo in diverse aree con la semplice pressione di un pulsante, sedie confortevoli, le suole di scarpe a smorzamento variabile e indumenti protettivi. Con il tempo, la loro utilizzazione potrebbe estendersi a diversi altri campi, come la medicina, gli articoli sportivi, la soft robotics e la ricerca spaziale.
Inoltre, l’utilizzo di materiali programmabili può contribuire a ridurre l’impatto ambientale, poiché questi materiali possono essere utilizzati per sostituire le materie prime e possono essere facilmente riciclati.

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