L'aggiunta di nanomateriali microscopici ai compositi in fibra di carbonio ha portato a una maggiore resistenza, pinne più dure per i subacquei. Un'azienda 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 per il trasferimento tecnologico e i brevetti dell'ESA.

Un'idea originariamente sostenuta da inventori da Leonard da Vinci a Benjamin Franklin, prima di raggiungere finalmente la produzione di massa nel secolo scorso, le pinne da immersione aumentano l'efficienza di ogni movimento fatto in acqua. Parlando in generale, più vai in profondità, più potenza hai bisogno delle tue pinne.

"Le pinne economiche per nuotare vicino alla spiaggia sono fatte di gomma o plastica", spiega Dimitris Pantazis dello specialista di attrezzature subacquee Alchemy. "Le pinne di fascia alta per la pesca subacquea o l'apnea sono realizzate in resistente composito di fibra di carbonio, ma questi possono essere danneggiati in alcune circostanze, come colpendo rocce o coralli, oppure colpiti accidentalmente mentre le persone si recano nei siti di immersione.

"Tali danni possono continuare a propagare crepe, e quando dai un calcio davvero 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 Technology Transfer Proof of Concept, studiando l'aggiunta di nanomateriali alle alette composite. I test delle due società greche mostrano che l'aggiunta di questo ingrediente si traduce in una maggiore durezza, pinne più resistenti.

I compositi in fibra di carbonio formano alcuni dei materiali più resistenti conosciuti in termini di resistenza, rigidità e resistenza alla temperatura. Sono realizzati disponendo le fibre di carbonio in un modello di trama prima di essere inseriti in un materiale "matrice" legante, come resina epossidica, che viene poi modellato nella forma desiderata e cotto nella sua forma finale.

Originariamente sviluppato durante l'era spaziale degli anni '60, i compositi di carbonio rimangono un materiale spaziale chiave fino ad oggi, mentre si trova anche in tutto, dalle auto da corsa di Formula 1 ai jet da combattimento, telai di biciclette a mazze da golf, così come pinne di fascia alta.

"La nostra azienda nasce nel 2012, frutto della ricerca su come integrare i nanomateriali, sulla scala dei miliardesimi di metro, in materiali compositi, " dice Thanos Baltopoulos di Adamant Composites.

"A quel tempo era chiaro che aggiungendo nanomateriali come i nanotubi di carbonio e le nanoparticelle metalliche o ceramiche in vari modi diversi si possono ottimizzare le prestazioni e la funzionalità di un determinato composito, per fornire una maggiore forza, assorbimento di energia e conducibilità termica o elettrica."

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, come per prestazioni termiche più elevate.

"Adamant Composites ha utilizzato nano-specie per migliorare una o più caratteristiche dei compositi di fascia alta, " spiega l'ingegnere dei materiali ESA Laurent Pambaguian. "Il concetto di materiali 'su misura' è stato maturato all'interno di progetti finanziati dall'ESA, fino a quando non potranno oggi essere applicati in diversi campi industriali."

Attraverso la ricerca condotta dall'ESA è stata sviluppata una metodologia per creare materiali compositi su misura per le esigenze dell'applicazione. 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 il suo dipinto, cerchiamo di abbinare i nanomateriali per produrre materiali compositi su misura per gli utenti finali, "aggiunge Thanos.

"La sfida è stata l'upscaling dei vantaggi dei nanomateriali dal livello delle osservazioni scientifiche ai prodotti commerciali in una forma "pre-preg" che sia utilizzabile e comprensibile per gli utenti di materiali esistenti, senza dover cambiare il loro modo di lavorare."

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

"Ci hanno raccontato dei problemi che hanno dovuto affrontare, e abbiamo detto che avremmo pensato di utilizzare la nostra tecnologia per rispondere alle loro esigenze, " fa notare Thanos. "È stato poco dopo quell'incontro che l'ESA ha presentato il suo Technology Transfer Proof of Concept. Questo si è rivelato il quadro ideale per collaborare insieme, considerando che siamo entrambe piccole imprese focalizzate su settori completamente diversi."

I requisiti chiave dell'alchimia erano la resistenza ai danni, nota come "resistenza alla frattura", e resistenza ai graffi.

"Il progetto Proof of Concept risultante ci ha portato a raggiungere due importanti traguardi, " dice Thanos. "Prima a livello materiale, siamo stati in grado di dimostrare le prestazioni richieste, con test non standard per mostrare che il materiale danneggiato potrebbe ancora sostenere lo stesso carico senza rompersi. Poi, in secondo luogo, abbiamo lavorato insieme per modellare questo materiale in diversi design di prototipi di pinne da immersione che avremmo potuto valutare in termini di prodotti.

"Il successo a questo livello ci lascia pronti a portare avanti il ​​prodotto in futuro, e dateci tecniche possiamo applicarle anche ad altri settori, compreso lo spazio."

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