(Phys.org) —Ingegneri dell'Università della California, San Diego sta sviluppando nanoschiume che potrebbero essere utilizzate per creare armature migliori; prevenire lesioni cerebrali traumatiche e lesioni polmonari da esplosione nei soldati; e proteggere gli edifici da urti ed esplosioni. È la prima volta che i ricercatori stanno studiando l'uso di nanoschiume per la protezione strutturale.

"Stiamo sviluppando nanoschiume che aiutano a disperdere la forza di un impatto su un'area più ampia, " disse Yu Qiao, un professore di ingegneria strutturale presso la Jacobs School of Engineering dell'UC San Diego. "Sembreranno meno rigidi, ma in realtà saranno più resistenti delle normali schiume".

I ricercatori sono al primo anno di un programma triennale finanziato dall'Ufficio di ricerca dell'esercito. "Stiamo ottenendo risultati promettenti, " disse Qiao. Cang Zhao, un dottorato di ricerca studente nel gruppo di ricerca di Qiao, presenterà i risultati al Research Expo il 18 aprile nel campus della UC San Diego.

Le nanoschiume sono costituite da un nido d'ape, o poroso, struttura e sono molto leggeri:i pori costituiscono ovunque dal 50 all'80 percento della struttura. I ricercatori hanno cercato di determinare la dimensione ottimale dei pori per assorbire l'energia dagli impatti. Hanno prodotto campioni con dimensioni dei pori che vanno da 10 nanometri a 10 micron. I risultati preliminari mostrano che quando la dimensione dei pori raggiunge decine di nanometri, il materiale sembra funzionare al meglio. Questi campioni assorbono energia da un impatto o da un'esplosione su un'area più ampia, che rende il materiale più resistente agli urti e alle esplosioni. Al contrario, in schiume ordinarie, l'energia viene assorbita in un'area localizzata, portando a un rapido fallimento. Questo problema è chiamato "localizzazione del danno" e significa che le normali schiume non funzionano bene per proteggere da urti o esplosioni.

I materiali vengono testati nel laboratorio di Qiao presso la Jacobs School. I campioni vengono posti in un banco di prova alimentato da una pistola a gas e sottoposti a impatti sempre più forti. I ricercatori hanno quindi messo i campioni sotto un microscopio elettronico a scansione per esaminare il danno. Usano un'ampia analisi dei dati per determinare quanta energia le nanoschiume hanno assorbito durante i test di impatto.

I campioni sono anche prodotti nel laboratorio di Qiao. I ricercatori prima fondono due materiali insieme a livello molecolare, quindi usano l'incisione con acido o la combustione per rimuovere uno dei due materiali, creazione di canali vuoti su scala nanometrica nel processo. Attualmente, il materiale è polimerizzato a secco. Durante i due anni successivi, i ricercatori intendono applicare principi simili per produrre e testare nanomateriali metallici e polimerici.

"Le persone hanno cercato di prevenire i danni causati dagli impatti per più di cento anni, " ha detto Qiao. "Spero che questo concetto possa fornire una nuova soluzione."