giovedì 5 gennaio 2023
Corso Nuovi materiali e nuove fonti energetiche: Lezione 13 Energia dalla terra
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Corso Nuovi materiali e nuove fonti energetiche: Lezione 16/16 Energia dal sole
Corso Nuovi materiali e nuove fonti energetiche: Lezione 15 Energia dal vento
Corso Nuovi materiali e nuove fonti energetiche: Lezione 14 Energia dall'acqua
Corso Nuovi materiali e nuove fonti energetiche: Lezione 10 Energia rinnovabile dalle correnti marine
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Corso Nuovi materiali e nuove fonti energetiche: Lezione 9 Parco solare a concentrazione
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Corso Nuovi materiali e nuove fonti energetiche: Lezione 8 Dal moto ondoso l'elettricità
https://youtu.be/b2IfxQzHlhI
Corso Nuovi materiali e nuove fonti energetiche: Lezione 7 Shrilk
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La Shrilk è una bioplastica sviluppata all’Università di Harvard formata da chitosano, un polisaccaride che deriva dai carapaci dei gamberetti (shrimp) e dalle proteine della seta (silk).
L’idea è quella di imitare gli esoscheletri degli insetti per costruire schiume, pellicole e strumenti medici monouso ma a un basso impatto ambientale. Infatti si tratterebbe di un materiale plastico che biodegrada rapidamente nel compost, producendo fertilizzanti ricchi di azoto.
Corso Nuovi materiali e nuove fonti energetiche: Lezione 6 Metalli trasparenti
https://youtu.be/fev6vivjBiU
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Se si prende uno strato di un metallo sufficientemente sottile, sarà trasparente all’occhio. Ma un foglio di metallo troppo sottile rischia di non avere alcuna applicazione pratica se non come rivestimento per altri materiali. Sono in sviluppo numerose tecniche per cercare di risolvere questo problema, salvando trasparenza e resistenza del materiale.
Un esempio è l’alluminio trasparente, ottenuto bombardando il metallo con potenti raggi X. Le applicazioni, anche per questo materiale, sarebbero innumerevoli, come le celle solari degli impianti fotovoltaici o l’utilizzo delle finestre come elemento strutturale degli edifici.
Corso Nuovi materiali e nuove fonti energetiche: Lezione 5 Un gel che si auto-ripara catturando CO2
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E a proposito di gel, nel 2018 gli ingegneri del Massachusetts Institute of Technology (Mit) hanno sviluppato un materiale simil-gel molto particolare. Questa sostanza fa un po’ quello che fanno le piante: assorbe anidride carbonica dall’atmosfera e la incorpora nei suoi tessuti. La base del materiale sono alcuni cloroplasti, i responsabili della trasformazione di anidride carbonica in glucosio, ottenuti dalle foglie di spinaci e immersi in un gel composto da un polimero e da glucosio.
La particolarità è che questo materiale diventa più resistente più assorbe anidride carbonica e ciò lo renderebbe un materiale molto interessante in un’ottica di bioedilizia: in futuro potrebbe infatti essere usato come rivestimento per gli edifici con possibili risvolti nella gestione dell’anidride carbonica in atmosfera. L’immagine rappresenta proprio un blocco di questo materiale, con i cloroplasti in verde chiaro immersi nella matrice di idrogel.
Corso Nuovi materiali e nuove fonti energetiche: Lezione 4 Schiume metalliche composite
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Le schiume metalliche sono materiali fatti di un metallo poroso i cui pori sono riempiti da gas. Questo consente di sfruttare alcune delle proprietà dei metalli che le compongono – spesso alluminio – riducendo però moltissimo il peso del materiale. Le schiume metalliche composite, sviluppate alla North Carolina State University, fanno anche un passo in più: sono sfere metalliche cave immerse in una matrice metallica. Il gas si trova all’interno delle sfere. La schiuma composita in cui sia le sfere che la matrice sono fatte di acciaio ha dimostrato di essere maggiormente resistente agli incendi del normale acciaio, ma pesando un terzo. Qualcosa che la rende molto utile per il trasporto e la conservazione di materiali esplosivi.
Corso Nuovi materiali e nuove fonti energetiche: Lezione 3 Aerogel
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Ultraleggero e incredibilmente resistente, l’aerogel è un gel in cui la componente liquida è stata sostituita con una componente gassosa. I gel in generale sono semisolidi in cui c’è una componente liquida all’interno della struttura del solido: questo riduce la viscosità del materiale dandogli quella caratteristica struttura a metà strada tra solido e liquido.
Sostituendo il liquido con un gas, il risultato è impressionante: un materiale solido ma poroso e ultraleggero, fatto quasi al 100% da spazio vuoto. Non è un caso se viene chiamato anche “fumo solido”. Ci sono varie applicazioni per questi materiali, ma una menzione d’onore va senz’altro alla missione Stardust, che a cavallo tra i due millenni catturò campioni dalla coda della cometa Wild 2 intrappolandoli in una trappola fatta, per l’appunto, di aerogel.
Corso Nuovi materiali e nuove fonti energetiche: Lezione 2 Calcestruzzo di carbonio
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Rinforzare gli edifici è sempre un obiettivo fondamentale della scienza dei materiali. Lo sviluppo di calcestruzzo rinforzato con fibre di carbonio va proprio in questa direzione. Un difetto del cemento armato è la sua tendenza ad arrugginirsi e, di conseguenza, degradare le strutture. Per questo, lo strato di cemento che ricopre l’acciaio deve essere ben spesso, per minimizzare il contatto tra l’acciaio e l’ambiente esterno.
Le fibre di carbonio invece non si arrugginiscono, e quindi anche gli strati di cemento possono essere più sottili e le costruzioni più leggere. Il carbonio inoltre è più resistente e più duraturo. Perché non ha ancora sostituito il buon vecchio cemento armato? Per via del costo, che può raggiungere i 20 euro per chilogrammo, contro 1 euro per chilogrammo del calcestruzzo armato. Cube, attualmente in costruzione all’università di Dresda, sarà il primo edificio costruito in calcestruzzo di carbonio.