Dieci insegnanti di scuola superiore hanno trascorso una settimana al MIT a luglio progettando e realizzando Frankensteel, un materiale autorigenerante ispirato al cattivo nel film Terminator 2. Prossimo:mirano a ricreare i calcoli e gli esperimenti coinvolti per i loro studenti a casa.

"Questa è stata un'esperienza fenomenale per me, e fonte di ispirazione in termini di" possibili carriere/campi di studio interessanti" per gli studenti", ha scritto un insegnante in risposta a un sondaggio anonimo alla fine della settimana.

Introduzione all'ingegneria dei materiali

Circa vent'anni fa la più grande società mondiale di materiali, l'ASM International, iniziò a tenere dei Materials Camp annuali per presentare gli studenti delle scuole superiori e, pochi anni dopo, i loro insegnanti, al mondo della scienza dei materiali e dell'ingegneria. Lo hanno fatto in parte perché "gli studenti delle scuole superiori sembravano avere una conoscenza di base di ogni campo dell'ingegneria tranne i materiali", afferma Gregory B. Olson, che è stato coinvolto nei campi per molti anni.

Olson, che recentemente è entrato a far parte del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali (DMSE) del MIT come Professore di Calcolo Termometrico, ha guidato il recente Materials Genome Camp al MIT. Questa è la prima volta che un campo del genere si tiene presso l'Istituto.

Durante il campo, gli insegnanti sono stati introdotti alla Materials Genome Initiative (MGI), annunciata dal presidente Obama nel 2011. Come spiega Olson, si tratta di uno sforzo per creare un "database fondamentale dei parametri che dirigono l'assemblaggio delle strutture dei materiali, "proprio come il Progetto Genoma Umano "è un database fisico che dirige l'assemblaggio delle strutture della vita."

L'obiettivo è utilizzare il database per progettare, produrre e distribuire materiali avanzati due volte più velocemente ea un costo inferiore rispetto ai metodi tradizionali, secondo il sito Web di MGI. L'MGI "ha riconosciuto che il tipo di progettazione dei materiali computazionali che abbiamo praticato è reale e pronto, ed è ciò che tutti dovrebbero fare", afferma Olson, che è stato co-fondatore del primo centro formato per dare il via a questo sforzo, che è finanziato dal National Institute of Standards and Technology come Centro multi-istituzionale "CHiMaD" per la progettazione gerarchica dei materiali.

Fare Frankensteel

Gli insegnanti del MIT hanno lavorato con Thermo-Calc, un software computazionale utilizzato per prevedere le strutture dei materiali (ciascuno è andato a casa con una copia gratuita). Lo hanno usato per progettare quattro diverse versioni di Frankensteel, il materiale ispirato al cattivo di Terminator 2 il cui corpo di metallo può subire un colpo e poi ripararsi. "Volevamo concentrarci su qualcosa che potesse davvero eccitare gli studenti", afferma Olson, la cui continua ricerca CHiMaD è supportata dal MIT Materials Research Laboratory.

Frankensteel è composto da una lega metallica supportata da una rete di fili realizzati in una lega a memoria di forma (materiali che subiscono un cambiamento reversibile di struttura se esposti al calore). Se il materiale composito si rompe, può "guarirsi" se riscaldato a una certa temperatura. "In sostanza si salda da solo a quella temperatura", afferma Olson.

Per il campo, gli insegnanti hanno inizialmente progettato quattro versioni di una lega di stagno anziché la lega di ferro utilizzata nei Frankensteel commerciali. "È una versione semplificata che può essere realizzata in un laboratorio di chimica di una scuola superiore", afferma Olson. Hanno anche calcolato quanti fili sono necessari in ogni composito.

Poi hanno realizzato e testato i materiali.

L'intero processo può essere svolto in un laboratorio di chimica di una scuola superiore, dice Olson, ad eccezione del test finale. "Il test è la sfida più grande per spostare [la dimostrazione] nelle scuole" a causa delle attrezzature coinvolte. Olson osserva, tuttavia, che le scuole a volte possono collaborare con le università locali per utilizzare le loro attrezzature. "Continuiamo a esplorare altri modi in cui gli insegnanti possono condurre i test", afferma Olson. "Uno dei docenti che è stato coinvolto in questi campi per molto tempo ha persino inventato un tester di trazione a base di legno che puoi costruire da solo e azionare girando una manovella."

Materials Camp includeva anche diverse conferenze per gli ospiti, tra cui una del professor Christopher Schuh, del professore di metallurgia Danae e Vasilis Salapatas e un ex capo del DMSE. Anche molte altre persone del MIT sono state coinvolte nel Materials Camp. Gli istruttori tecnici Shaymus Hudson e Mike Tarkanian hanno condiviso i loro laboratori e hanno istruito gli insegnanti nel casting e nel test dei loro campioni. DMSE graduates students Krista Biggs, Clay Houser, and Julian Rackwitz, and Research Associate Dr. Margianna Tzini, helped coordinate the overall week.

Concludes Biggs:"We had an enthusiastic, curious group of teachers working on an interesting project, and it was a very fulfilling week." + Esplora ulteriormente

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