Dal California Institute of Technology il materiale del futuro

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Il vetro è noto essere uno dei materiali più duri esistenti al mondo, e anche uno dei più fragili. Ma i ricercatori del California Institute of Technology, guidati da Marios D. Demetriou, ne hanno creato uno anche super resistente. È stato ottenuto il primo materiale al mondo in grado di mantenere durezza e resistenza contemporaneamente. La ricerca, che potrebbe significare incredibili passi avanti nel campo delle scienze dei materiali, è stata pubblicata su Nature Materials.

Un materiale è duro se non si deforma, è resistente se non subisce facilmente fratture. Normalmente quello che è duro non è resistente e viceversa. Ad esempio una bottiglia di plastica non si rompe se cade, ma cambia forma facilmente con semplici pressioni. Viceversa se la bottiglia è di vetro non potrà deformarsi alle nostre semplici pressioni, ma si romperà facilmente se cade. Tuttavia, se la bottiglia un giorno sarà fatta di questo nuovo incredibile vetro non solo non si deformerà facilmente ma resterà anche intatta se ci sfugge di mano.

È probabilmente la migliore combinazione di forza e resistenza che sia stata mai raggiunta”, ha detto Robert O. Ritchie, coautore dello studio. Che sottolinea infatti come questo speciale vetro non sia il materiale più duro mai costruito, né il più resistente, ma l’unico ad aver conservato entrambe le proprietà, e quindi contenente la migliore combinazione. Ritchie definisce 'Santo Graal' la possibilità di ottenere entrambe le caratteristiche contemporaneamente.

È bene precisare che il vetro rinforzato non è di certo una novità. Un esempio classico è il Corning’s Gorilla Glass, che riveste molti cellulari di nuova generazione come diversi smarthphone, computer e televisioni. Anche il Pirex è un vetro 'drogato' per avere una maggiore resistenza al calore. Ma niente di tutto questo ha la resistenza dell’invenzione di Demetriou e i suoi collaboratori.

Questo nuovo vetro, a differenza di precedenti tentativi, non è stato modificato nella struttura. I ricercatori del California Institute of Technology hanno infatti aggiunto al materiale base una micro lega basata su palladio con aggiunte di fosforo, silicone, germanio e argento, ma senza indurne la cristallizzazione, processo chimico-fisico con il quale la lega sarebbe entrata materialmente nella struttura del vetro, denaturandolo.

Come spiegano i ricercatori, la cristallizzazione degli elementi della lega avverrebbe abbastanza facilmente se questi fossero da soli, ma come lega è molto più difficile, perché la rispettiva tendenza è influenzata dalla presenza degli altri. Ciononostante, la lega è in grado di aumentare incredibilmente la resistenza del vetro.

Il vetro tal quale si rompe perché, dopo aver subito l’impatto, al suo interno si formano delle crepe che si propagano rapidamente fino alla frattura completa. La micro lega, invece, impedisce la propagazione della rottura iniziale, mantenendo inalterata la durezza del materiale ma con notevole incremento della sua resistenza.

I ricercatori si impegnano a provare materiali con altre ricette in modo da ottimizzare tutti i parametri e ottenere il miglior risultato in vista delle molteplici potenziali applicazioni. “Per un ponte, una nave, un veicolo spaziale, la cosa che si vuole è combinare forza e resistenza”, ribadisce infatti Ritchie.

Roberta De Carolis

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