I motori delle automobili, le caldaie per il riscaldamento casalingo, gli impianti d’irrigazione, i dispositivi di chiusura per il settore aerospaziale. Per funzionare, tutti questi sistemi, hanno bisogno di attuatori termici, piccoli componenti elettromeccanici molto sensibili alle variazioni di temperatura, indispensabili per garantire il buon funzionamento.
La tecnologia del quotidiano
La risposta degli attuatori, dunque, fa eseguire una serie compiti meccanici (aprire e chiudere valvole, accendere e spegnere interruttori ecc.), di cui tutti facciamo esperienza quotidiana. Centrale per l’efficienza dei sistemi è il controllo delle deformazioni termiche. Da tre Università italiane – Cagliari, Brescia e Trento – arriva un rivoluzionario studio che ha conquistato la prestigiosa rivista scientifica britannica Proceedings of the Royal Society A
Al centro la configurazione geometrica dei metamateriali
Lo studio ha dimostrato che il controllo delle deformazioni termiche di un oggetto può avvenire progettando in modo opportuno la configurazione geometrica della sua microstruttura.
In una nota Michele Brun – associato al Dimcm (Dipartimento ingegneria meccanica, chimica e dei materiali) di Cagliari, dove insegna Resistenza e sicurezza delle costruzioni, oltre ad essere ricercatore all’Università di Liverpool – spiega : «Finora si associava l’attitudine di un corpo a modificare il proprio volume al variare della temperatura solamente dal tipo di materiale utilizzato, mentre non si sapeva che questa potesse essere controllata progettando la geometria della microstruttura. In laboratorio abbiamo progettato, realizzato e testato un metamateriale, materiale artificiale, il cui comportamento macroscopico non dipende solo dal materiale usato ma anche, e soprattutto, dalla configurazione geometrica della sua microstruttura. Apportare dei cambiamenti a essa permette di controllare e modificare a piacimento l’entità e il segno delle deformazioni termiche e riuscire ad annullarle qualora necessario.»
Controllare le deformazioni termiche fra rischi e vantaggi
Lo studio apre feconde possibilità. Sia per il controllo delle deformazioni termiche quando rappresentino un rischio, e quindi debbano essere minimizzate (è il caso di componenti meccanici, ottici ed elettronici ma anche di strutture civili), sia in ambiti in cui queste deformazioni sono vantaggiose, come gli attuatori termici in generale e, in particolare, quelli a elevate prestazioni che integrano circuiti elettronici con dispositivi optomeccanici.
Il pool di ricercatori italiani
Il professor Brun – con Diego Misseroni (Dipartimento ingegneria civile, ambientale e meccanica, Trento) e Luigi Cabras (post-dottorando – Dipartimento ingegneria meccanica e industriale, Brescia) – ha sviluppato il progetto di ricerca e steso dell’articolo. In particolare, Misseroni ha coordinato gli esperimenti in laboratorio sul metamateriale; Cabras ha curato la parte numerica, mentre Michele Brun si è occupato dello sviluppo del modello matematico.
