I ricercatori dell'UPV/EHU dell'Università dei Paesi Baschi hanno esplorato le proprietà di superelasticità su scala nanometrica basata sul taglio dei pilastri di una lega fino a dimensioni nanometriche. Nell'articolo pubblicato su Nanotecnologia della natura , i ricercatori hanno scoperto che al di sotto di un micron di diametro, il materiale si comporta diversamente e richiede uno stress molto maggiore per deformarsi. Questo comportamento superelastico sta aprendo nuovi canali nell'applicazione di microsistemi che coinvolgono elettronica flessibile e microsistemi che possono essere impiantati nel corpo umano.

La superelasticità è una proprietà fisica per la quale è possibile deformare un materiale fino al 10%, che è molto più alto di quello dell'elasticità. Quindi quando lo stress viene applicato a un'asta diritta, può formare una forma a U, e quando lo stress viene rimosso, la canna riprende la sua forma originale. Sebbene ciò sia stato dimostrato in materiali macroscopici, nessuno era stato in precedenza in grado di esplorare queste proprietà di superelasticità in dimensioni micrometriche e nanometriche, secondo José María San Juan, capo ricercatore dell'articolo pubblicato da Nanotecnologia della natura e un professore UPV/EHU.

I ricercatori del Dipartimento di fisica della materia condensata e fisica applicata II dell'UPV/EHU hanno osservato che l'effetto superelastico viene mantenuto in piccoli dispositivi in ​​una lega di rame-alluminio-nichel-Cu-14Al-4Ni, una lega che mostra superelasticità a temperatura ambiente.

I ricercatori hanno utilizzato un'attrezzatura nota come fascio ionico focalizzato. "È un cannone a ioni che agisce come una specie di coltello atomico che taglia il materiale, " spiega San Juan. I ricercatori hanno costruito micropilastri e nanopilastri di questa lega con diametri compresi tra 2 μm e 260 nm. Hanno applicato lo stress utilizzando uno strumento sofisticato noto come nanoindentatore, che consente di applicare forze estremamente ridotte, e poi hanno misurato il comportamento.

I ricercatori hanno per la prima volta confermato e quantificato che in diametri inferiori al micrometro si ha un notevole cambiamento nelle proprietà relative allo stress critico per la superelasticità. "Il materiale inizia a comportarsi in modo diverso e ha bisogno di uno stress molto più elevato affinché ciò avvenga. La lega continua a mostrare superelasticità ma per sollecitazioni molto più elevate". San Juan mette in evidenza la novità di questo aumento dello stress critico legato alle dimensioni, e sottolinea anche che sono stati in grado di spiegare il motivo di questo cambiamento di comportamento. "Abbiamo proposto un modello atomico che illumina perché e come la struttura atomica di questi pilastri cambia quando viene applicata una sollecitazione".

Microsistemi che coinvolgono elettronica flessibile e dispositivi che possono essere impiantati nel corpo umano

Il professore UPV/EHU ha evidenziato l'importanza di questa scoperta, che apre nuovi canali nella progettazione di strategie per l'applicazione di leghe a memoria di forma per lo sviluppo di microsistemi flessibili e nanosistemi elettromeccanici. "L'elettronica flessibile è sempre più utilizzata nell'abbigliamento, calzature sportive, e in vari display." Ha anche affermato che tutto ciò è di cruciale importanza nello sviluppo di dispositivi sanitari lab-on-a-chip che possono essere impiantati nel corpo umano. "Sarà possibile costruire minuscole micropompe o microattuatori che possono essere impiantato su un chip, e che consentirà a una sostanza di essere rilasciata e regolata all'interno del corpo umano per una serie di trattamenti medici".