Feb 252022
Feb 042019
I nuovi materiali, soprattutto quelli compositi, stanno aprendo strade mai esplorate in tantissimi ambiti soprattutto quello spaziale. Arriva infatti, dalla NASA dei laboratori JPL l’ultimo ritrovato in fatto di nuovi materiali. Si tratta di una sorta di rete composta da tanti pezzettini di metallo lucido uniti tra di loro a formare un tessuto unico quasi come la vestizione protettiva dei cavalieri medievali.
Il materiale è stato realizzato a costi relativamente bassi grazie alla stampa 3D. Ogni singolo elemento può, infatti, essere stampato separatamente e assemblato nella configurazione definitiva. Il fatto di essere composto da tanti elementi separati ma uniti in una rete unica gli conferisce grande flessibilità e lo rende adatto ad essere utilizzato per elementi non rigidi ma capaci di adattarsi a scopi diversi, come antenne o vele solari per le navicelle spaziali del futuro. Altra caratteristica interessantissima di questo materiale è che, le due facce sono completamente diverse, una lucida in grado di riflettere il calore e la luce e quindi, utilizzabile come schermatura per proteggere dal surriscaldamento le navi spaziali, l’altra opaca capace di trattenere il calore, da poter essere utilizzata per isolare spazi interni in realtà particolarmente fredde.
Il fatto di essere prodotto con la stampa 3D rende questo materiale adattabile a qualunque tipo di configurazione e impiegabile in 1000 modi diversi anzi, secondo Polit Casillas, l’ingegnere a capo del progetto, questa caratteristica lo renderebbe adatto, in futuro, a stampa direttamente in viaggio nello spazio o riciclabile quando non più utile. Inoltre la versatilità di questo materiale composto da tantissimi pezzi, renderebbe le parti complessive realizzate, molto più sicure e meno costose perché meno soggette a guasti o rotture.
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Set 102018
Da anni si continua a parlare del grafene e delle sue incredibili proprietà, ma di applicazioni pratiche ancora poche e ristrette ad alcuni settori militari, sportivi e di bricolage. Il problema è legato alla enorme difficoltà per lavorarlo, agli ingenti costi di produzione e alla difficoltà di realizzarlo in grandi quantità.
Adesso iniziano a vedersi i primi prodotti in cui il sottilissimo strato di carbonio inizia a evidenziare tutte le sue potenzialità.
La Vollebak, una start-up britannica, ha lanciato sul mercato una linea di abbigliamento sportivo utilizzando per la prima volta il grafene. Il risultato di questo utilizzo è un giubbotto reversibile, risultato dell’unione con il nylon ad alta resistenza. Il grafene è assolutamente impermeabile, ma al tempo stesso traspirante. Questo perché la distanza tra le sue molecole è talmente ridotta da impedire il passaggio di quelle dell’acqua. Il risultato è un tessuto che consente una perfetta termoregolazione corporea e una distribuzione del calore uniforme su tutta la superficie. Anzi a detta dei produttori, se il lato con lo strato di grafene viene posto al sole, questo accumula il calore rilasciandolo gradualmente dando la piacevole sensazione di tepore come quando si indossa un piumone ma con un tessuto molto meno spesso e infinitamente più leggero.
Gli scienziati della Vollebak sul loro sito chiamano tutti a partecipare alla sperimentazione con questo nuovo prodotto per essere partecipi dell’evoluzione che, probabilmente, si chiamerà “era del carbonio”. Il nylon non può condurre il calore, ma unito con uno strato sottilissimo di grafene da un solo lato, si. Nasce così una nuova combinazione che rende possibili cose che sugli indumenti erano solo immaginabili. Leggerissimo, assolutamente impermeabile, traspirante, accumulatore di calore su di un lato, con i colori naturali dei due materiali, tasche con tagli laser senza cuciture assolutamente impermeabili. Data l’alta conduttività del grafene, si è deciso di aumentare la resistenza elettrica al tessuto per lasciarlo conduttivo ma non pericoloso per le persone che lo indossano. Allo stato originale, se si fosse collegato un lato della giacca con una sorgente elettrica, collegando una lampadina dall’altro lato questa si sarebbe accesa. La giacca è inoltre in grado di disperde grandi quantità di umidità, facendo sudare di meno o termo-regolando il corpo in maniera più rapida e efficace di ogni altro tessuto, ma purtroppo ancora non è chiaro il meccanismo con cui questo fenomeno avviene.
Ma i benefici del grafene non sono finiti qui: è batteriostatico, ossia i batteri non possono crescere o riprodursi sulla sua superficie, è anallergico e antistatico e inoltre atossico. Quindi, essendo un tessuto sportivo, non sarà fonte di sudore e cattivi odori.
Il costo è elevato, circa 700 euro, ma la difficoltà sull’uso del grafene in questo momento è proprio il processo produttivo estremamente costoso.
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Ago 242017
Nella ricerca finalizzata alla realizzazione di nuovi tessuti, di nuove fibre in grado di possedere caratteristiche migliori, sono spesso stati presi in considerazione i ragni e le proprie magnifiche realizzazioni. Le ragnatele, infatti, hanno proprietà meccaniche straordinarie, ma gli studi condotti fino a qui non hanno portato a nessun risultato tale da giustificarne il loro utilizzo. Si è tentata anche la via dell’allevamento, cercando di raccogliere questi animali in luoghi idonei, come si fa per i bachi da seta; ma l’operazione si è dimostrata impossibile perché i ragni tendono a divorarsi reciprocamente.
Ma cos’è e com’è fatta una ragnatela? Si tratta di una sottile tela costituita da microscopici fili di materiale viscoso e non viscoso prodotti dalle loro ghiandole interne, chiamate seritteri. Ciò che risulta incredibile di questa secrezione, è l’estrema resistenza. Una ragnatela può infatti essere paragonata a un buon acciaio, ma con una densità 5 volte minore, per cui il carico di rottura è, a parità di sezione, 5 volte superiore.
L’osservazione e lo studio delle ragnatele, ha portato gli scienziati dell’Università di Cambridge in Inghilterra a realizzare una nuova fibra partendo da un nuovo materiale chiamato idrogel, che è composto per il 98% da acqua e per il restante 2% da silice e cellulosa. Questi componenti, sono poi tenuti insieme da particolari molecole.
Durante la lavorazione, l’acqua viene fatta evaporare lasciando soltanto questo filamento sottile e leggero, ma super-resistente. L’ulteriore vantaggio, deriva dal fatto che la lavorazione può avvenire a temperatura ambiente e senza l’uso di sostanze chimiche, quindi con un processo molto più green rispetto a quelli utilizzati per la produzione di fibre sintetiche tipo il nylon.
La sperimentazione è ancora in corso e sono stati prodotti solo pochi milligrammi di questa nuova fibra, ma gli scienziati sono ottimisti e sperano presto di poter replicare su larga scala la produzione di questo incredibile filato i cui usi potrebbero spaziare dal campo aeronautico a quello della sicurezza a quello manifatturiero specifico dell’abbigliamento.
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Mag 142012
Articolo scritto da Edoardo Citelli della classe prima D.
Prefazione a cura del prof. Betto
Ispirato probabilmente dall’argomento trattato in classe, Edoardo, un altro studente della Dante Alighieri di Catania, ci propone oggi un articolo su un materiale antico ma sempre attuale, la lana. Un tessuto ricco di storia, legato ad un artigianato che affonda le sue radici nel profondo passato dell’uomo, tessuto che ha saputo rinnovarsi e resistere alla concorrenza di quelli sintetici. Un interessante percorso dietro la storia e l’evoluzione di questo prodotto, raccontato con passione e spontaneità da quest’alunno di prima media. Vi invito, quindi, alla lettura di un altro momento di apprendimento dei vostri ragazzi raccontato sulle nostre pagine.
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La lana è conosciuta fin dal tempo dei babilonesi ma è stata prodotta industrialmente a partire dal XVII secolo a.C. La lana è una fibra tessile naturale che si ottiene dal vello di ovini (pecore e di alcuni tipi di capre), conigli, cammelli e dromedari, ma anche dalla vigogna dall’alpaca e da alcuni tipi di lama. Essa è inoltre un filato.
Approfondimento: il filato è l’insieme di fibre tenute assieme da una torsione a formare un filo. La torsione può essere destra (indicata con la lettera Z) oppure sinistra (indicata con la lettera S).
Questo tessuto si ottiene attraverso l’operazione di tosatura, ovvero taglio del pelo, che per le pecore avviene in primavera, seguita da altre lavorazioni. La lana che si viene ad ottenere viene definita lana vergine. La fibra con cui si ottiene la lana, ha una lunghezza compresa tra i 2 e i 40 cm ed rivestita esternamente di squame chiamate cuticole, il cui corpo centrale, detto canale midollare, ha uno spessore che può variare da 20 a 70 micron.
Approfondimento: la cuticola è uno strato di materiale composto da cere e da cutina posto esclusivamente sulla parte esterna delle cellule dell’epidermide ed ha una funzione protettiva. Conferisce impermeabilità all’acqua e ai gas atmosferici.
| PROPRIETA’ E CARATTERISTICHE |
Fibra di lana al microscopio
La lana è conosciuta per la sua morbidezza, elasticità, igroscopicità e coibenza termica. Ma vediamo in dettaglio quali sono le sue caratteristiche principali:
Igroscopicità: ossia la capacità di assorbire e trattenere le molecole di acqua dell’esterno (umidità) fino al 30% del suo peso senza dare la sensazione di bagnato;
Flessibilità: elasticità naturale che le permette di essere sottoposta a forti allungamenti e torsioni e di recuperare totalmente la sua forma originale, rendendola per questo ingualcibile;
Antistaticità: ha una scarsa capacità di caricarsi di elettricità statica, quindi offre il vantaggio di non attirare ed incamerare la polvere;
Isolamento termico: è un ottimo isolante termico, sia contro il freddo che contro il caldo, essendo composta dalla cheratina, una sostanza simile a quella dei capelli, la lana ha una altissima proprietà isolante, grazie al cuscinetto d’aria formato dalle ondulazioni delle sue fibre.
La lana, inoltre, è una fibra che si tinge con molta facilità. Questo è dato dal fatto che essa, si comporta come un materiale basico in presenza di coloranti acidi, mentre si comporta come un acido in presenza di coloranti basici (materiale detto anfòtero). Per la sua origine, la lana è usata tipicamente per il vestiario, ma ha soprattutto sbocchi sul mercato dei tessuti per arredamento e per le imbottiture (cuscini e materassi). Non ha, però, impieghi nei tessuti tecnici ed industriali. E’ comune, ritrovare la lana, unita ad altri tipi di fibre. La si può trovare con la seta, per capi di pregiata fattura, con cotone e lino, per la produzione di maglieria intima; con il poliestere, per indumenti estivi, con fibre acriliche per produrre filati di maglieria.
| ANIMALI DA CUI SI RICAVA LA LANA |
Abbiamo detto che la lana è un tessuto di origine naturale animale. Il vello utilizzato per la sua filatura, è tratto da una varietà enorme di mammiferi, legati ovviamente alla distribuzione geografica sul globo di questi. Per cui, volendo classificare questi animali, la via più semplice e quella della razza; avremo così: pecore (Merino, Dorset e Suffolk), capre (d’Angora e Cashmere), conigli (d’Angora), cammelli, dromedari, lama, alpaca e vigogne.
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- Pecora merino
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- Vigogna
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- Pecora dorset
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- Pecora suffolk
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- Lama
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- Dromedario
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- Alpaca
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- Cammello
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- Capra d’angora
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- Capra kashmir
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- Coniglio d’angora
| LAVORAZIONE DELLA LANA |
Ottenere il filato che conosciamo, è frutto di una lunga lavorazione che oggi avviene attraverso moderni stabilimenti oppure ancora con i vecchi metodi classici. Vediamo quali sono queste fasi e come si realizza il filato.
Tosatura
TOSATURA – La prima operazione da compiere è la tosatura. La pecora viene privata del vello che viene tagliato con uno speciale rasoio o delle grandi forbici. Così si ottiene la lana sucida o greggia.
PURIFICA – Il vello viene sottoposto alla battitura che elimina le impurità e alla carbonizzazione che elimina i residui vegetali.
LAVAGGIO E ENSIMAGGIO – La lana viene aperta, lavata e mescolata fino a eliminare tutto lo sporco (sono previste anche le lavorazioni per ricavare la lanolina che è utilizzata in campo cosmetico e farmaceutico). Il vello viene poi lavato con saponi alcalini, centrifugato, essiccato e lubrificato.
Cardatura a mano
Cardatura a macchina
CARDATURA – La cardatrice composta da un tamburo dentato che gira nel senso contrario di un cilindro dentato, liscia e rende parallele le fibre che formano un nastro cardato chiamato stoppino.
PETTINATURA – Gli stoppini ottenuti vengono divisi in gruppi da 6-8 e per un risultato di maggiore qualità vengono sottoposti alla pettinatura che rende più omogenee le fibre. Gli stoppini vengono poi divisi in nastri più grandi.
Filatura
FILATURA – La filatrice stira e allunga i nastri e li avvolge su se stessi formando i fusi.
Tutto questo avviene oggi in grandi stabilimenti, dove giganteschi macchinari eseguono automaticamente il lavoro che prima alcune filatrici realizzavano lentamente per periodi lunghissimi. Ma qual’è la differenza con le tecniche utilizzate da queste incredibili artigiane? Scopriamone le principali fasi.
TOSATURA – Le pecore venivano tosate con grosse forbici.
ARCHETTATURA – Le fibre venivano separate con la vibrazione di un arco.
FILATURA – Le fibre venivano allungate e attorcigliate su un fuso.
TESSITURA – Un telaio incrociava le fibre e formava il tessuto.
FOLLATURA – Il tessuto veniva immerso nell’ acqua e compresso.
CIMATURA – La stoffa veniva rasata per togliere le fibre superflue.
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