Scienza e Medicina

Dai materiali nanoporosi nuove soluzioni a tutela dell’ambiente

13 febbraio 2019 | Scritto da La redazione

Una ricerca dell’Università Sapienza ha fatto luce sui meccanismi che rendono i materiali nanoporosi in grado di bagnarsi e asciugarsi in maniera reversibile: una scoperta che potrebbe offrire nuove soluzioni per applicazioni energetiche innovative.

Un team di ricerca del Dipartimento di Ingegneria meccanica e aerospaziale dell’Università Sapienza è riuscito a progettare materiali nanostrutturati in grado di bagnarsi e asciugarsi in maniera reversibile. Grazie alla presenza di numerosi e minuscoli pori (della dimensione di pochi nanometri), una particolare categoria di dispositivi, i cosiddetti sistemi HLS (Heterogenous Lyophobic Systems o sistemi liofobici eterogenei), è dotata di una straordinaria capacità di immagazzinamento di energia. Realizzati con materiali nanoporosi, si comportano come una batteria “a liquido”, caricandosi all’aumentare della pressione dell’acqua che permea i pori e scaricandosi, rendendo fruibile energia meccanica, quando la pressione diminuisce.

Fino a questo momento, però, i meccanismi che permettono questa funzione non erano ancora stati studiati in maniera approfondita.

Lo studio dell’Università della Sapienza, coordinato da Carlo Massimo Casciola, ha indagato proprio questo aspetto, investigando il comportamento di vari materiali porosi tramite esperimenti di intrusione ed estrusione di acqua ad alte pressioni. Grazie alle scoperte del team di ricerca, pubblicate sulla rivista ACS Nano, sarà possibile mettere appunto nuove soluzioni a partire dai materiali porosi. Si tratta in particolare di applicazioni innovative nei campi della purificazione dell’acqua, assorbimento degli urti, ma soprattutto per la creazione di nuove fonti di energia più sostenibili dal punto di vista ambientale.

“Il meccanismo microscopico all’origine dell’espulsione dell’acqua – spiega Alberto Giacomello del team di ricerca – è legato all’esistenza di bolle di dimensioni nanometriche all’interno delle interconnessioni tra pori, che riducono il contatto tra l’acqua e le pareti, dando vita a veri e propri pori superidrofobi”.

“Il nostro studio offre validi strumenti teorici e computazionali a scienziati e ingegneri per progettare materiali nanostrutturati che sfruttino appieno le caratteristiche dei liquidi in nanopori – sostiene Carlo Massimo Casciola, a capo del progetto di ricerca – quali la capacità di bagnare o asciugare reversibilmente una superficie o di aumentare la loro mobilità a parete. In questo campo si aprono numerose possibilità di nuove applicazioni che comprendono accumulatori di energia meccanica per fonti rinnovabili e recupero di energia, assorbimento di vibrazioni e urti, tecniche di purificazione dell’acqua e superfici capaci di rigenerare lo stato superidrofobo”.

La redazione
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