Gli ingegneri del MIT hanno progettato un rivestimento polimerico che potrebbe essere utilizzato per proteggere pannelli solari, macchinari e infrastrutture.
I ricercatori del MIT hanno sviluppato una pellicola polimerica leggera, quasi impenetrabile alle molecole di gas, che si potrebbe usare come rivestimento protettivo per prevenire la corrosione di celle solari e altre infrastrutture e per rallentare l’invecchiamento di alimenti e medicinali confezionati. Chiamato 2DPA-1, il polimero è più resistente dell’acciaio, ma ha solo un sesto della sua densità. 2DPA-1, che può essere applicato come una pellicola di pochi nanometri di spessore, respinge completamente l’azoto e altri gas, per quanto rilevabile dalle apparecchiature di laboratorio.
“Il nostro polimero è piuttosto insolito. È ovviamente prodotto da una reazione di polimerizzazione in fase di soluzione, ma il prodotto si comporta come il grafene, che è impermeabile ai gas, perché è un cristallo perfetto, anche se, quando lo si esamina, non si può confondere con un cristallo perfetto” afferma Michael Strano, Professore di Ingegneria Chimica “Carbon P. Dubbs” al MIT.
Il film polimerico, descritto dai ricercatori su Nature, è realizzato utilizzando un processo che può essere prodotto su larga scala e applicato alle superfici molto più facilmente rispetto al grafene.
I polimeri tradizionali consentono il passaggio dei gas perché sono costituiti da un groviglio di molecole simili a spaghetti, legate tra loro in modo lasco che lascia minuscoli spazi tra i filamenti. Le molecole di gas possono filtrare attraverso questi spazi, quindi i polimeri hanno sempre almeno un certo grado di permeabilità ai gas. Il nuovo polimero 2D è essenzialmente impermeabile grazie al modo in cui gli strati dei dischi si attaccano tra loro: “Il fatto che possano compattarsi significa che non c’è volume tra i dischi bidimensionali; un fatto insolito. Con altri polimeri, c’è ancora spazio tra le catene unidimensionali, quindi la maggior parte dei film polimerici consente almeno il passaggio di una piccola quantità di gas” spiega Strano.
George Schatz, professore di chimica e ingegneria chimica e biologica alla Northwestern University, commenta: “Normalmente i polimeri sono ragionevolmente permeabili ai gas, ma le poliaramidi riportate in questo articolo sono ordini di grandezza meno permeabili alla maggior parte dei gas in condizioni di rilevanza industriale”.
Un sostituto del grafene
I ricercatori hanno esposto il polimero ad azoto, elio, argon, ossigeno, metano ed esafluoruro di zolfo, dimostrando una permeabilità di almeno 1/10.000 di quella di qualsiasi altro polimero esistente. Questo livello lo rende quasi impermeabile quanto il grafene, che è completamente impermeabile ai gas grazie alla sua struttura cristallina priva di difetti. Gli scienziati hanno hanno lavorato allo sviluppo di rivestimenti di grafene come barriera per prevenire la corrosione nelle celle solari e in altri dispositivi, ma la produzione su larga scala di film di grafene è difficile, in gran parte perché non possono essere semplicemente applicati sulle superfici: “Utilizzando un rivestimento impermeabile come il nostro 2DPA-1, si potrebbero proteggere infrastrutture come ponti, edifici, linee ferroviarie, in pratica qualsiasi cosa esposta agli agenti atmosferici. Anche veicoli automobilistici, aerei e navi oceaniche potrebbero trarne beneficio. Qualsiasi cosa necessiti di essere protetta dalla corrosione. Anche la durata di conservazione di alimenti e farmaci può essere prolungata utilizzando questi materiali” conclude Strano.
Foto: Courtesy dei ricercatori
