Creato in laboratorio un nuovo materiale: conduttivo come un metallo e malleabile come la plastica

Il nuovo materiale che un gruppo di ricercatori dell'Università di Chicago, negli Stati Uniti, è riuscito a creare sembra promettere notevoli applicazioni in futuro. Secondo i risultati dello studio, pubblicato sulla rivista Nature, gli scienziati hanno trovato un modo di realizzare un polimero in grado di condurre l'elettricità in maniera molto efficiente, come un metallo, ed in grado di rimanere stabile anche se riscaldato, rafreddato, esposto all'aria o a sostanze chimiche.

Secondo i ricercatori, il nuovo materiale potrà assumere qualsiasi forma, essere usato come vernice o spruzzato come uno spray e potrà essere utile per realizzare i componenti elettronici di numerosi dispositivi, come i wearable. La creazione di materiali "ibridi" dotati delle caratteristiche di conduttività tipiche dei metalli ma flessibili non è una strada recente, quanto più un percorso iniziato circa cinquanta anni fa quando alcuni ricercatori riuscirono a creare materiali organici che fossero anche conduttori, utilizzando un trattamento chimico noto come "drogaggio", che consiste nell’introduzione di atomi o ioni nel materiale per modificarne le caratteristiche elettriche.

Il rovescio della medaglia è che i materiali ottenuti finora sono risultati poco stabili e perdevano la loro conduttività se esposti ad alte temperature o a umidità. Per questo motivo, gli scienziati sono alla ricerca di nuovi modi per creare materiali conduttori che siano stabili e che possano avere numerose applicazioni tecnologiche.

Tra questi, Jiaze Xie, primo autore dello studio, ha iniziato a sperimentare alcune componenti scoperte anni fa, ma ignorati dal resto della comunità scientifica: in particolare, lo scienziato si è concentrato su un polimero formato da catene di molecole di zolfo, carbonio e idrogeno a cui erano stati aggiunti atomi di nichel a intervalli regolari. Studiando questo materiale attraverso analisi specifiche i ricercatori hanno appurato che è in grado di condurre facilmente l’elettricità, risultando al contempo molto stabile. "L'abbiamo riscaldato, raffreddato, esposto all'aria e all'umidità e persino a sostanze chimiche come acidi e basi, ma non è successo nulla", ha detto Xie.

Tuttavia, la caratteristica che ha stupito di più i ricercatori è la struttura molecolare del materiale, che, a differenza dei metalli e dei materiali organici creati con il drogaggio, era disordinata, pur riuscendo a condurre l’elettricità. Indagando più a fondo le sue caratteristiche, i ricercatori sono giunti alla conclusione che probabilmente il polimero è in grado di formare una serie di strati a livello molecolare, che, quando ruotano lateralmente, consentono agli elettroni di muoversi e quindi di determinare il passaggio di corrente.

Il risultato finale è un materiale conduttivo totalmente nuovo ed unico nel suo genere: "È quasi come un Play-Doh conduttivo: puoi schiacciarlo in posizione e conduce l'elettricità", ha spiegato John S. Anderson, autore senior dello studio.

Questa insolita caratteristica ha acceso la creatività e l'interesse dei ricercatori, aprendo la strada a svariati usi pratici "Questo dà il via alla progettazione di una classe completamente nuova di materiali che conducono elettricità, sono facili da modellare e sono molto robusti nelle condizioni quotidiane", ha affermato Anderson. "In sostanza, suggerisce nuove possibilità per un gruppo tecnologico estremamente importante di materiali", ha aggiunto Xie.

Il materiale, infatti, potrebbe essere lavorato in molti modi diversi e utilizzato anche nelle situazioni in cui si necessita di un dispositivo che resista a calore, umidità, acidità o alcalinità e a buona parte di ciò che finora aveva limitato gli ingegneri per lo sviluppo di nuove tecnologie. "Prevediamo che questi materiali possano essere conduttori elettrici più robusti e possano essere facilmente spruzzati o verniciati su superfici o altri dispositivi, come quelli delle tecnologie wearable" ha dichiarato Anderson al Guardian.

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