In pochi secondi il nuovo materiale può essere completamente trasformato. Inizialmente, il materiale è trasparente e in forma liquida o pastosa; poi, quando una parte di esso viene irradiata con la luce appropriata, l'intera resina inizia a solidificarsi e assume un colore scuro. La speciale formula di resina epossidica che lo rende possibile è stata brevettata da TU Wien. Ora, i ricercatori hanno persino eseguito con successo il processo sott'acqua. Ciò significa che la nuova resina epossidica può essere utilizzata per lavori che, fino ad ora, era stato molto difficile da realizzare, come riempire crepe sottomarine nei pilastri o nelle dighe dei ponti, o riparare i tubi durante il funzionamento.

Come ulteriore novità, la speciale formula può essere applicata in combinazione con fibre di carbonio e tappetini in fibra di carbonio. Molte possibilità si presentano per applicazioni nell'ingegneria aerospaziale, turbine eoliche, la costruzione navale o l'industria automobilistica, in ogni campo in cui le proprietà meccaniche più elevate devono essere combinate con un design leggero.

Materiale ordinario con un'aggiunta straordinaria

Le resine epossidiche sono materiali standard che vengono utilizzati nel settore industriale per molti scopi diversi, come isolare componenti elettronici o fissare parti meccaniche. Il gruppo di ricerca guidato dal professor Robert Liska (Istituto di chimica sintetica applicata, TU Wien) sviluppa additivi che vengono aggiunti alla normale resina epossidica per regolarne le proprietà e consentire una polimerizzazione mirata con il semplice tocco di un pulsante.

"Stiamo sviluppando composti speciali in cui la luce innesca una reazione chimica, " spiega Robert Liska." Questo può essere un lampo luminoso di luce visibile, ma abbiamo anche composti che reagiscono solo alla luce UV." Nel punto in cui la luce colpisce la resina, viene avviata una reazione che rilascia calore. Questo calore si diffonde e avvia una cascata chimica altrove fino a quando tutta la resina non è stata polimerizzata.

"Il vantaggio principale di questo metodo è che non è necessario illuminare l'intera resina come con altri materiali fotopolimerizzabili, " spiega Liska. "Basta irradiare con la luce qualsiasi parte della resina. Il resto poi guarisce anche se è situato in profondità in una crepa oscura che vuoi riempire." "Inoltre, va detto che l'intera formulazione ha una stabilità di conservazione quasi illimitata, che facilita notevolmente la lavorazione rispetto ai materiali allo stato dell'arte"

Le aziende partner dell'industria hanno chiesto se questo processo sarebbe possibile anche in presenza di cariche o fibre "scure", poiché la resina epossidica autopolimerizzante sarebbe estremamente utile per alcune di queste applicazioni più difficili. "Sulla superficie, questa idea contraddice tutte le teorie, " pensa Liska. "La luce ha una profondità di penetrazione molto bassa nel materiale perché viene fortemente assorbita dalle fibre di carbonio, " ancora, gli esperimenti alla TU Wien hanno mostrato in modo impressionante il processo di lavoro.

Anche l'efficace stagionatura subacquea contraddice la teoria. "Inizialmente non pensavamo che sarebbe stato possibile. Ci si aspetterebbe prima che l'acqua reagisse chimicamente con i componenti della resina, e anche che eliminerebbe il calore necessario per sostenere la reazione." Sorprendentemente, però, era ancora possibile che il processo di autopolimerizzazione innescato dalla luce avesse luogo sott'acqua.

"Una ragione fondamentale per questo è che la reazione chimica porta l'acqua a ebollizione, " spiega il dottor Patrick Knaack, scienziato senior presso lo stesso istituto. "Un sottile strato protettivo di vapore acqueo si forma quindi tra la resina indurente e l'acqua circostante."

I ricercatori stanno ora cercando altri utenti dell'industria per esplorare il potenziale di questa resina speciale. Attualmente esiste un sostegno finanziario dall'Austria Science Fund FFG nell'ambito del programma "Spin-off Fellowship" con l'obiettivo di creare una start-up alla fine dell'estate 2020. Oltre all'applicazione di compositi rinforzati con fibra di vetro e carbonio nel settore aerospaziale, costruzione navale e produzione automobilistica, il restauro degli edifici è un settore particolarmente interessante. Per esempio, potresti riempire le crepe negli edifici costruiti in acqua con resina viscosa e poi curarle con un lampo di luce. La manutenzione delle condutture è un altro lavoro spesso difficile da eseguire, anche qui potrebbe essere adatto l'uso della nuova resina. "Ci sono molte possibilità e speriamo in alcune nuove idee interessanti, " dice Patrick Knaack.