La realizzazione di prodotti tessili richiede la messa in atto di processi estremamente inquinanti, sia per mole di risorse impiegate che per quantità di scarti generati. La ricerca “Sustainable polyethylene fabrics with engineered moisture transport for passive cooling” a cura del Politecnico di Torino e del Massachussetts Institute of Technology (MIT) analizza queste tematiche e propone un’alternativa: la creazione di un nuovo filato tecnico sostenibile dal polietilene.

È concezione comune che i prodotti naturali siano anche i più ecosostenibili, ma lo studio pubblicato su Nature Sustainability dimostra che in ambito tessile questo preconcetto è spesso fallace. L’impatto ambientale di produzione, filatura, tintura, tessitura, così come del semplice processo di lavaggio per materiali quali cotone, lino o seta è fortemente impattante a livello energetico. Inoltre tali tessuti una volta colorati risultano anche difficilmente riciclabili.

“Tacciato di nocività per l’ambiente, a conti fatti la produzione di tessuti colorati in polietilene ha un impatto ambientale inferiore del 60% rispetto a quelli in cotone”

Svetlana Boriskina, MIT

A differenza di quanto accade per le fibre naturali, contraddistinte da componenti chimico-fisiche non controllabili, le microfibre dei tessuti tecnici permettono interventi di ingegnerizzazione mirati alla modellazione delle loro caratteristiche, consentendo la realizzazione di tessuti più performanti.

Lo studio del Politecnico di Torino e del MIT ha dimostrato che il polietilene è un materiale alternativo alle fibre naturali valido in termini di sostenibilità e proprietà: oltre all’inferiore impatto ambientale ed economico della sua produzione, la peculiarità della sua struttura ne permette di modificare qualitativamente le caratteristiche meccaniche, termiche e ottiche.

L’azione su tali componenti dà modo di intervenire a favore della resistenza a rotture e abrasioni, della minimizzazione della dissipazione di calore e dell’ottimizzazione delle proprietà antimacchia. Matteo Alberghini, dottorando presso il Dipartimento Energia e il CleanWaterCenter del Politecnico di Torino specifica inoltre “Il polietilene vanta un semplice e assodato processo di separazione e riciclaggio industriale: ciò consente di creare nuovi capi anche da materiale riciclato, con un grande potenziale di economia circolare”.

 Modificando le caratteristiche chimiche di superficie e la forma delle fibre durante il processo di fabbricazione i ricercatori sono inoltre riusciti a migliorare le proprietà di comfort del tessuto, agendo sulle sue proprietà di trasporto dell’acqua. Le fibre di polietilene possono trascinare liquidi sulla propria superficie restando impermeabili, agevolando l’evaporazione del sudore.

Il tessuto ricavato dal polietilene risulta particolarmente igienico grazie ai tempi di asciugatura rapidi. Ciò non solo previene l’insorgenza di batteri, ma ne consente il lavaggio e l’asciugatura con trattamenti a bassa temperatura e di breve durata.

Per approfondire:

Matteo Alberghini, Seongdon Hong, L. Marcelo Lozano, Volodymyr Korolovych, Yi Huang, Francesco Signorato, S. Hadi Zandavi, Corey Fucetola, Ihsan Uluturk, Michael Y. Tolstorukov, Gang Chen, Pietro Asinari, Richard M. Osgood III, Matteo Fasano, Svetlana V. Boriskina (2021), Sustainable polyethylene fabrics with engineered moisture transport for passive cooling, Nature Sustainability (2021), https://doi.org/10.1038/s41893-021-00688-5

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Come? Grazie alla Manduca Sexta, ovvero una falena. Sembra impossibile ma il progetto di ricerca di cui Melanie Anderson (studentessa di Dottorato in Ingegneria Meccanica) è autore principale, deve le sue capacità di rilevare odori proprio alla falena.

“Utilizzando una vera antenna di falena, con Smellicopter siamo in grado di ottenere il meglio da due mondi: la sensibilità di un organismo biologico e la possibilità di controllare il movimento di una piattaforma robotica.”

Le falene, infatti, riescono a rilevare con le proprie antenne la presenza di sostanze chimiche nell’ambiente e muoversi verso cibo o potenziali compagni. Unire tali potenzialità a un piccolo drone manovrabile e in grado di evitare gli ostacoli, rende gli sviluppi futuri ancor più promettenti.

Ma vediamo come funziona, passo-passo. Gli insetti vengono anestetizzati nel frigorifero per poi procedere alla rimozione di una delle due antenne. Una volta prelevata, questa viene poi inserita su un piccolo drone quadricottero portatile e opensource e collegata a due piccoli fili a loro volta collegati ad un circuito elettrico.

Al drone, in grado di evitare ostacoli grazie a 4 sensori a infrarossi, sono poi state inserite due piccole ali di plastica sul retro in modo tale da creare resistenza e renderlo così funzionale anche nel vento.

Smellicopter è programmato per muoversi verso sinistra e verso destra fino ad individuare un odore ed andare quindi poi a dirigersi nella sua direzione. Non utilizza il GPS, bensì una fotocamera in modo molto simile a come gli insetti utilizzano i propri occhi.

Tutte queste particolarità lo rendono adatto all’esplorazione di spazi interni o sotterranei, a rilevare la presenza di sostanze chimiche nell’aria, per individuare sopravvissuti a disastri, fughe di gas, esplosivi, ecc.

I risultati sinora ottenuti sono stati pubblicati lo scorso ottobre sulla rivista IOP Bionspiration & Biomimetics.

Thomas Daniel, Professore di Biologia, coautore dell’articolo e co-supervisor della Dott.ssa Anderson, evidenzia come

“Le cellule in un’antenna di falena amplificano i segnali chimici. […]
Il processo derivante è così super efficiente, specifico e veloce”

Altri coautori del progetto sono Sawyer Fuller (Assistente Professore di Ingegneria Meccanica alla Università di Washington), Joseph Sullivan (studente di dottorato in ingegneria elettrica e informatica dell’UW), Timothy Horiuchi (Professore Associato di Ingegneria Elettrica e Informatica presso l’Università del Maryland).

La ricerca è stata finanziata dalla National Defence and Engineering Graduate Fellowship, la Washington Research Foundation, la Joan and Richard Komen Endowed Chair e infine l’Air Force Office of Scientific Research insieme all’Air Force Center of Excellence on Nature-Insired Flight Technologies and Ideas.

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Lo sviluppo di superconduttori a temperatura ambiente è un obiettivo cruciale nella fisica della materia. Fino ad ora la conduttività dei materiali nei dispositivi era vincolata alla presenza di temperature estremamente rigide, fattore che ne limita l’applicazione. Ma i ricercatori dell’Università di Rochester hanno compiuto un essenziale passo in avanti realizzando un prototipo funzionante a 14,5 gradi centigradi circa.

Il team di ingegneri e fisici guidati da Ranga Dias, assistente professore di ingegneria meccanica e fisica e astronomia presso l’Università di Rochester, ha infatti sintetizzato un materiale superconduttore a temperatura ambiente. L’articolo sulla ricerca è apparso recentemente nella testata Nature.

Si tratta di una combinazione di idrogeno, carbonio e zolfo che può essere metallizzato utilizzando una cella a incudine di diamante, dispositivo in grado di esaminare materiali con pressione estremamente alta. L’idruro di zolfo carbonioso generato ha mostrato superconduttività in una condizione di 14,5° circa e pressione di circa 39 milioni di libbre per pollice quadrato.

La scoperta potrebbe rivelarsi sostanziale in diversi ambiti di applicazioni, dalla mobilità elettrica ai campi inerenti la levitazione magnetica. L’impiego della ricerca prospetta vantaggi quali la trasmissione di elettricità senza perdite o il rinnovamento delle tecniche di scansione medica.

Ashkan Salamat, assistente professore di fisica presso l’Università del Nevada di Las Vegas e coautore della scoperta, afferma che “Con questo tipo di tecnologia puoi portare la società in una realtà superconduttrice dove non avrai più bisogno di cose quali le batterie”.

La prossima sfida del team è quella di creare materiali superconduttori a temperature ambiente, ma a una pressione nettamente inferiore, simile a quella atmosferica. Dias e Salamat hanno avviato con questo scopo un’azienda, la Unearthly Materials, e sono in attesa di brevetto.

I coautori della ricerca sono Elliot Snider, Nathan Dasenbrock-Gammon, Raymond McBride, Kevin Vencatasamy e Hiranya Vindana, tutti membri del Dias Lab. Mathew Debessai di Intel Corporation e Keith Lawlor dell’Università del Nevada di Las Vegas.

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