Le nostre ricerche su Nature Communications

E’ uscito il 7 ottobre scorso l’articolo “Polymer-dispersed liquid crystal elastomers” sulla rivista “Nature Communications“, risultato di un lavoro di diversi anni svolto in collaborazione con il “Josef Stefan Institute” di Lubiana (Slovenia).

L’articolo (consultabile al link: http://www.nature.com/articles/ncomms13140) riporta la realizzazione di un nuovo materiale a base di elastomeri liquido cristallini, già noti come “smart materials” e in particolare come “muscoli artificiali”. Le proprietà più interessanti degli elastomeri liquido cristallini consiste infatti nel poter modificare la forma in modo reversibile e controllato, cambiando ad esempio la temperatura. Questa variazione di forma è però limitata ad un “allungamento/accorciamento” reversibile, secondo una simmetria uniassiale.

Il nuovo materiale composito, sinteticamente chiamato PDLCE (Polymer-dispersed liquid crystal elastomers), è un materiale composto di due componenti “soft“. Delle microparticelle di elastomero liquido cristallino sono disperse in un polimero amorfo secondo un rapporto ben preciso a formare una miscela semifluida. Successivamente, la miscela viene scaldata e sottoposta ad un campo magnetico esterno, che ha la funzione di allineare le microparticelle liquido cristalline. Il materiale, una volta raffreddato, conserva la “memoria” di questa particolare preparazione e  se sottoposto a nuovo riscaldamento modifica la forma in modo totalmente reversibile.

I vantaggi di questi materiali PDLCE riguardano sia la preparazione, molto più semplice di quella degli elastomeri liquido cristallini, sia la possibilità di avere deformazioni con geometrie e simmetrie diverse.

Per quanto riguarda la preparazione, i nuovi PDLCE possono essere fatti utilizzando forme e dimensioni che possono essere scelte in base all’uso finale che se ne vuol fare. Per questo è possibile pensare ad un utilizzo immediato con la tecnologia della stampa di oggetti 3D. In questo riquadro sono riportati gli step per la formazione di un PDLCE in forma cilindrica.

Fasi di preparazione di un materiale PDLCE a partire dalle microparticelle di elastomeri liquido cristallini.
Fasi di preparazione di un materiale PDLCE a partire dalle microparticelle di elastomeri liquido cristallini.

Per quanto riguarda le diverse geometrie di attuazione, già in questo lavoro sono state esplorate alcune simmetrie, come si può vedere di seguito:

Cinque tipi di attuazione di PDLCE in forma di disco: deformazioni "bend", "cup", "saddle", "left twist" e "right twist".
Cinque tipi di attuazione di PDLCE in forma di disco: deformazioni (a) “bend”, (b) “cup”, (c) “saddle”, (d) “left twist” e (e) “right twist”.

 

Link:

UNIPI

Nature

Josef Stefan Institute