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(fonte European Space Agency)

L’aggiunta di nanomateriali all’interno dei compositi in fibra di carbonio ha portato a realizzare pale più forti e resistenti per i pescatori in apnea e freediver. Una società di materiali spaziali ha collaborato con un leader di mercato nella progettazione e produzione di attrezzature per l’immersione in apnea e la pesca subacquea attraverso l’Ufficio Brevetti e Trasferimento Tecnologico dell’ESA.

Come le idee originariamente sostenuta da inventori quali Leonard da Vinci e Benjamin Franklin, prima di raggiungere finalmente la produzione di massa nel secolo scorso, le pinne da immersione aumentano l’efficienza di ogni movimento effettuato in acqua. In generale, più vai in profondità, e di maggiore potenza hai bisogno dalle tue pinne.

“Le pinne economiche per nuotare vicino alla spiaggia sono fatte di gomma o plastica”, spiega Dimitris Pantazis capo dell’azienda specializzata in attrezzature subacquee, la Alchemy. “Le pinne di fascia alta per la pesca subacquea o per le immersioni in apnea sono realizzate con un resistente composito in fibra di carbonio, ma possono essere danneggiate in alcune circostanze, ad esempio colpendo rocce o coralli, oppure colpite accidentalmente mentre le persone si recano ai siti di immersione.”

Produzione materiali compositi

“Tali danni possono generare crepe che si propagano, e quando pinneggi molto forte la tua pinna potrebbe rompersi, che è l’ultima cosa che vuoi quando sei sott’acqua”.

Per evitare ciò, Alchemy ha collaborato con Adamant Composites attraverso un progetto ESA (European Space Agency) “Technology Transfer Proof of Concept”, studiando l’aggiunta di nanomateriali alle pinne composite. I test delle due società greche mostrano che l’aggiunta di questo ingrediente produce pinne più resistenti e durevoli.

Freediving

I compositi in fibra di carbonio formano alcuni dei materiali più resistenti noti in termini di forza, rigidità e resistenza alla temperatura. Sono realizzati disponendo le fibre di carbonio in un motivo a trama prima di essere inseriti in un materiale “matrice” legante, come la resina epossidica, che viene quindi modellata nella forma desiderata e cotta nella sua forma finale.

Sviluppati originariamente durante l’era spaziale degli anni ’60, i compositi di carbonio rimangono un materiale spaziale chiave fino ad oggi, ma si trovano anche in qualsiasi cosa, dalle auto da corsa di Formula 1 ai jet da combattimento, dai telai delle biciclette alle mazze da golf, oltre alle pinne di fascia alta.

“La nostra azienda è nata nel 2012, come risultato della ricerca su come integrare nanomateriali, su una scala dimensionale del miliardesimo di metro, nei materiali compositi”, afferma Thanos Baltopoulos di Adamant Composites.

“A quel tempo era chiaro che aggiungendo tali nanomateriali come nanotubi di carbonio e nanoparticelle metalliche o ceramiche le prestazioni e la funzionalità di un dato composito potevano essere ottimizzate, per fornire maggiore forza, assorbimento di energia e conduttività elettrica.”

Aggiunta di nanotube
Aggiunta di nanotube

Per lo spazio, Adamant Composites insieme all’ESA ha identificato la necessità di adattare le proprietà dei materiali compositi convenzionali per soddisfare le esigenze speciali delle missioni, ad esempio per prestazioni termiche più elevate.

“Adamant Composites ha utilizzato le nanospecie per migliorare una o più caratteristiche dei compositi di fascia alta”, spiega l’ingegnere dei materiali dell’ESA Laurent Pambaguian. “Il concetto di materiali ‘su misura’ è stato maturato all’interno di progetti finanziati dall’ESA, fino a poterli oggi applicare in diversi settori industriali”.

Test flessione pale

Attraverso la ricerca condotta dall’ESA è stata sviluppata una metodologia per creare materiali compositi su misura per le esigenze specifiche. La metodologia comprende sia la progettazione dei materiali che le tecnologie per elaborare tali materiali in modo efficace. Il risultato è una formulazione che adatta un materiale di base a una data applicazione.

“Come un pittore che mescola i colori per creare la tonalità specifica per la sua pittura, cerchiamo di abbinare i nanomateriali per produrre materiali compositi su misura per gli utenti finali”, aggiunge Thanos.

“La sfida è stata aumentare i vantaggi dei nanomateriali dal livello di osservazioni scientifiche a prodotti commerciali in una forma “pre-preg”, che sia utilizzabile e comprensibile per gli utenti di materiali esistenti, senza dover cambiare il modo in cui funzionano.”

Alchemy V3

Istituito da ricercatori che lavorano insieme all’Università di Patrasso, Adamant Composites ha mantenuto il suo focus principale sul settore spaziale, fino all’incontro con i rappresentanti della società Alchemy in una fiera dei compositi a Parigi, dove è stato fatto il primo annuncio commerciale della tecnologia.

“Ci hanno parlato dei problemi che hanno dovuto affrontare e abbiamo detto che avremmo visto come utilizzare la nostra tecnologia per rispondere alle loro esigenze”, osserva Thanos. “Poco dopo quell’incontro l’ESA ha presentato il suo Technology Transfer Proof of Concept. Questo si è rivelato il quadro ideale per collaborare insieme, considerando che entrambi siamo piccole imprese focalizzate su settori completamente diversi “.

I requisiti chiave di Alchemy erano la resistenza ai danni, nota come “tenacità alla frattura”, e la resistenza ai graffi.

Linea di produzione

“Il risultato del progetto Proof of Concept ci ha portato a raggiungere due importanti traguardi”, afferma Thanos. “Innanzitutto a livello di materiale, siamo stati in grado di dimostrare le prestazioni richieste, con test non standard per dimostrare che il materiale danneggiato poteva ancora sostenere lo stesso carico senza rompersi. In secondo luogo abbiamo lavorato insieme per definire questo materiale in diversi modelli di prototipi di pinne da immersione che potremmo quindi valutare in termini di prodotti finali.

“Il successo a questo livello ci rende pronti a portare avanti il prodotto in futuro e, date le tecniche che possiamo applicare anche ad altri settori, compreso lo spazio.”

Avere pinne più resistenti significa che possono essere utilizzate senza esitazione in usi impegnativi come la pesca subacquea. L’impiego di questa tecnologia spaziale consente ad Alchemy di fornire un prodotto rivoluzionario agli appassionati e ai professionisti subacquei, estendendo al contempo il proprio portafoglio con una presenza forte e innovativa.

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