Microstrutture simili alle piume di Bluebird costituiranno un nuovo materiale per le batterie

Il bluebird  è una specie di uccello originaria del Nord America orientale, nota per il piumaggio blu brillante della testa e del dorso. Ciò che rende questo uccello così speciale è che la sua famosa tonalità blu non è il risultato di pigmenti, ma piuttosto della struttura unica delle piume dell’animale.

Ora i ricercatori del Politecnico di Zurigo del Laboratory of Soft and Living Materials, guidati dall’ex professore del Politecnico Eric Dufresne, sono riusciti a replicare il materiale in laboratorio per utilizzarlo in applicazioni come batterie e filtri per l’acqua. Lo studio è stato pubblicato su Nature Materials

Esperimenti con la gomma

I ricercatori hanno iniziato i loro esperimenti utilizzando una gomma siliconica traslucida che può essere allungata e distorta e immergendola in una soluzione oleosa che le ha permesso di cambiare dimensione per diversi giorni in un forno a 60 gradi Celsius. Una volta raffreddato il materiale, hanno utilizzato un microscopio per confrontare la sua nanostruttura con quella delle piume del bluebird

Hanno trovato schemi di rete simili che non solo possono produrre una tonalità blu, ma possono anche attivare molte altre proprietà interessanti per i propri usi industriali. Ciò è in parte dovuto all’intricato processo di sviluppo del materiale.

“Siamo in grado di controllare e selezionare le condizioni in modo tale che i canali si formino durante la separazione di fase. Siamo riusciti ad arrestare la procedura prima che le due fasi si fondano di nuovo completamente l’una con l’altra”, ha dichiarato l’autrice principale Carla Fernández Rico.

La semplicità del nuovo materiale, unita alle sue caratteristiche uniche, ha attirato l’attenzione e l’interesse della comunità dei fisici che si trovano ora a cercare di spiegare e modellizzare il comportamento di un prodotto composto da solo due elementi di cui riprende le qualità fisiche, ma che si comporta in modo completamente diverso.

“Siamo stati contattati da diversi gruppi teorici che propongono l’uso di modelli fisici per comprendere i principi fisici chiave di questo nuovo processo e prevederne il risultato”, ha detto Fernández Rico.

Batterie e filtri per l’acqua

L’obiettivo principale dei ricercatori per le applicazioni è rappresentato dalle batterie e dai filtri per l’acqua. Nel primo caso, il materiale potrebbe essere utilizzato per sostituire gli elettroliti liquidi con elettroliti solidi, sfruttando la struttura a rete dei canali interconnessi creati tramite questa invenzione. Nel secondo caso, il materiale potrebbe essere utilizzato per migliorare e ottimizzare la rimozione di contaminanti come batteri o altre particelle dall’acqua.

“Tuttavia, il prodotto è ancora lontano dall’essere pronto per il mercato”, ha dichiarato Fernández Rico. “Mentre il materiale gommoso è economico e facile da ottenere, la fase oleosa è piuttosto costosa. In questo caso sarebbe necessaria una coppia di materiali meno costosi”.

I ricercatori stanno ora valutando la possibilità di lavorare con polimeri naturali, come la cellulosa o la chitina, che sono più ecologici in quanto non dipendono dal petrolio e sono anche molto più economici. Sebbene questi materiali non siano ancora funzionali, gli scienziati sperano di trovare metodi per aumentarne l’efficienza e l’adattabilità per rendere il loro nuovo processo più scalabile.