Articoli

Il nuovo tessuto piezoelettrico usa la "scossa" per misurare

All'Istituto nanoscienze del Cnr di Lecce è stato realizzato un tessuto polimerico capace di generare energia in seguito a minime deformazioni. Già collaudato come sensore di pressione ultra-sensibile, ha potenziali applicazioni nei dispositivi auto-alimentati e nella robotica umanoide.

Flessibile, robusto e in grado di generare energia dai suoi stessi movimenti e vibrazioni.

È il prototipo di tessuto realizzato dai ricercatori dell'Istituto nanoscienze del Consiglio nazionale delle ricerche. Costituito da fibre di polimeri piezoelettrici, il nuovo materiale è stato realizzato grazie a uno speciale metodo di "nanofilatura" dagli scienziati di CnrNano di Lecce e fa prevedere svariate applicazioni, dai dispositivi auto-alimentati alle interfacce dei futuri robot umanoidi.

CNR-NanoLo studio è stato coordinato da Luana Persano, in collaborazione con l'Università del Salento, l'Istituto italiano di tecnologia e Università dell'Illinois e Northwestern, ed è pubblicato sulla rivista "Nature Communications".

I ricercatori in particolare, per ottenere il risultato, hanno sfruttato le proprietà piezoelettriche di alcuni polimeri, detti polivinilidenfluoruri.

Questi materiali, quando vengono sollecitati da una forza meccanica, allungati o compressi, producono ai loro estremi cariche elettriche. Questa energia può essere immagazzinata o usata come segnale di una deformazione avvenuta. Il prototipo realizzato è in grado di generare un segnale elettrico in risposta a una sollecitazione anche molto piccola, come quella indotta da un insetto che si posa sulla superfice, o la caduta di una foglia.

Testato come sensore di pressione, il dispositivo ha fornito misure ultra-sensibili ma, integrato in sistemi più complessi, ha potenziali applicazioni nel campo dell'elettronica portatile che si interfaTessuto piezoelettrico - applicazioniccia con il corpo umano, come dispositivi di monitoraggio per la salute ed il wellness, o muscoli artificiali e tessuti ingegnerizzati.

Per il tessuto piezoelettrico i ricercatori prevedono anche applicazioni nel campo della robotica umanoide. L'eccezionale sensibilità del dispositivo potrebbe permettere lo sviluppo di sensori tattili di precisione, che possono rappresentare il primo passo verso la realizzazione di una pelle artificiale elettronica capace di mimare le caratteristiche fisiche e multifunzionali della pelle umana.

Le speciali proprietà del materiale si devono a un metodo di elettrofilatura messo a punto nei laboratori di Lecce che permette di avere densi fasci di fibre estremamente allineate tra loro, e al contempo di orientare le catene molecolari di ogni fibra. E' in questo modo che gli studiosi sono riusciti a potenziare le caratteristiche piezoelettriche del polimero di partenza.

Il dispositivo è innovativo sia per forma sia per proprietà. Basti pensare che i sensori disponibili finora, composti non da nanofibre ma da film sottili di polimero, hanno proprietà piezoelettriche meno marcate e più difficili da innescare, e di fatto non permettono di misurare pressioni al di sotto di un migliaio di Pascal circa, equivalenti al tocco di un dito. L'innovativo tessuto, invece, rileva pressioni diecimila volte inferiori ed è prodotto con tecnologie a basso costo e compatibili con processi industriali.

Suggerimenti