Una svolta dei ricercatori della University of South Florida (USF) e delle istituzioni che collaborano in tutto il mondo potrebbe aprire la strada a prodotti migliori, come batterie migliorate, vernici per automobili e schermi per cellulari.

Quando ingrandisci molti materiali moderni, come quelle di alcune delle batterie più recenti realizzate con polimeri vetrosi, che includono molte plastiche, non sembrano uniformi. Anziché, sembrano una camicia tinta di cravatta, con turbinii di materiali diversi. Secondo i ricercatori, questa "struttura su scala nanometrica" ​​può produrre proprietà così straordinarie perché la superficie dei polimeri vetrosi non è dura, ma piuttosto ha una consistenza gommosa.

Un nuovo studio pubblicato su Natura sta rimodellando il modo in cui comprendiamo il comportamento del vetro, che è uno stato della materia che combina aspetti di solido e liquido. Ricercatori dell'USF, insieme ai collaboratori della Princeton University e della Zhejiang Sci-Tech University, scoperto che un effetto naturale si verifica sulla superficie dei polimeri vetrosi, creando uno strato gommoso cedevole spesso solo poche decine di atomi che ha proprietà completamente diverse dal resto del materiale. Questo comportamento ha implicazioni tecnologiche diffuse, rivelando come i polimeri vetrosi possono aderire l'uno all'altro e potenzialmente fornendo informazioni sulla resistenza ai graffi a livello molecolare.

"Questo ci dà la capacità di capire e controllare come si comportano i polimeri vetrosi, le plastiche, proprio sulla loro superficie, " ha detto l'autore corrispondente David Simmons, professore associato di chimica, ingegneria biologica e dei materiali all'USF. "Che si tratti di una particella di polvere attaccata alla pittura, due fibre che si uniscono in una stampante 3D, o abrasione sulla superficie di un paio di lenti di plastica nei tuoi occhiali, questo strato microscopico sulla superficie della plastica è immensamente importante per le prestazioni di questi materiali, e ora ne capiamo davvero la natura per la prima volta".

Simmons e i suoi collaboratori fecero questa scoperta formando "creste bagnanti, "piccole creste sulla superficie di una plastica, rilasciando una goccia di liquido ionico su superfici in polistirene a varie temperature. Il polistirene è una plastica solida, un tipo di vetro, che è naturalmente chiaro e spesso utilizzato per l'imballaggio alimentare, prodotti di consumo e materiali da costruzione. Attraverso queste misurazioni e ingrandendo la scala molecolare con modelli di simulazione di supercomputer, hanno rivelato la presenza di questo morbido, strato gommoso e come può essere controllato. Questa svolta potrebbe puntare a trovare il "punto debole" per proprietà importanti come l'adesione e la resistenza ai graffi, anche su superfici rigide.

La teoria è simile alla moderna comprensione di ciò che rende possibile il pattinaggio sul ghiaccio. Lo strato molecolare superiore della pista si comporta come l'acqua, anche quando la pista è ghiacciata, permettendo ai pattini di scivolare sulla superficie. Altrimenti, non sarebbe possibile.