Materiali compositi più leggeri e resistenti per aerei più efficienti

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Gli ingegneri del MIT hanno utilizzato nanotubi di carbonio per prevenire la rottura dei compositi multistrato, usati per costruire gli aerei, aumentando così la leggerezza e la resistenza e riducendo il consumo di carburante.

I materiali compositi, costituiti da fibre ad alte prestazioni incorporate in fogli polimerici, possono contribuire a rendere gli aerei più leggeri e resistenti, riducendo l’impiego di carburante e le emissioni. Ma questi materiali presentano una criticità: lo spazio tra gli strati, che in genere viene riempito da una “colla” polimerica. In caso di urti, le crepe possono facilmente estendersi tra gli strati e indebolire il materiale, anche se non vi sono danni visibili; infatti, nel corso del tempo, il composito rischia di sgretolarsi senza preavviso. Ora gli ingegneri del Massachussets Institute of Technology (MIT) hanno dimostrato di poter impedire la diffusione di crepe tra gli strati del composito, sviluppando un metodo chiamato nanostitching (nano-cucitura), in cui depositano foreste microscopiche di nanotubi di carbonio (nell’immagine le parti marroni) coltivate chimicamente tra gli strati compositi. Le fibre minuscole e densamente imballate afferrano e tengono insieme gli strati, come un velcro ultra-resistente, impedendo loro di staccarsi o spezzarsi.

Risultati concreti

Negli esperimenti con un composito avanzato noto come laminato in fibra di carbonio a strato sottile, il team del MIT ha dimostrato che gli strati incollati con nano-cuciture migliorano la resistenza del materiale alle crepe fino al 60% rispetto ai compositi con polimeri convenzionali. Secondo i ricercatori, questi risultati aiuteranno ad affrontare la principale vulnerabilità dei compositi avanzati.

Stiamo dimostrando che la nano-cucitura rende la regione interlaminare, normalmente debole, così forte e resistente da non formare alcuna crepa, quindi la prossima generazione di aerei potrebbe essere fabbricata con compositi tenuti insieme da questo nano-velcro, che li renderà più sicuri e longevi“, afferma Brian Wardle, professore di aeronautica e astronautica al MIT.

Gli scienziati ritengono di poter applicare le nano-cucitura a qualsiasi veicolo o struttura che incorpori compositi convenzionali: “Si potrebbe ottenere un rinforzo selettivo delle aree problematiche, per rafforzare buchi o giunti bullonati, o luoghi in cui si potrebbe verificare la delaminazione” spiega la ricercatrice Carolina Furtado.

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