I nanotubi di carbonio hanno fatto notizia per molto tempo sulle riviste scientifiche, così come la stampa 3D. Ma quando entrambi si combinano con il polimero giusto, in questo caso un termoplastico, accade qualcosa di speciale:la conducibilità elettrica aumenta e permette di monitorare i liquidi in tempo reale. Questo è un enorme successo per il Polytechnique Montréal.

L'articolo "Stampa 3D di nanocompositi altamente conduttivi per l'ottimizzazione funzionale dei sensori di liquidi" è stato pubblicato sulla rivista Piccolo . Rinomato nel campo delle micro e nanotecnologie, Piccolo messo questo articolo sulla sua quarta di copertina, un segno sicuro della rilevanza della ricerca condotta dall'ingegnere meccanico Professor Daniel Therriault e dal suo team. In termini pratici, il risultato di questa ricerca sembra un panno; ma non appena un liquido entra in contatto con esso, detto tessuto è in grado di identificarne la natura. In questo caso, è etanolo, ma potrebbe essere stato un altro liquido. Un tale processo sarebbe un enorme vantaggio per l'industria pesante, che utilizza innumerevoli liquidi tossici.

Una ricetta semplice ma efficace

Sebbene ingannevolmente semplice, la ricetta è così efficace che il professor Therriault l'ha protetta con un brevetto. Infatti, un'azienda statunitense sta già cercando di commercializzare questo materiale stampabile in 3D, che è altamente conduttivo e ha diverse potenziali applicazioni.

Il primo passo:prendere un termoplastico e, con un solvente, trasformarlo in una soluzione in modo che diventi un liquido. Secondo passo:a causa della porosità di questa soluzione termoplastica, i nanotubi di carbonio possono essere incorporati come mai prima d'ora, un po' come aggiungere lo zucchero in un impasto per dolci. Il risultato:un tipo di inchiostro nero abbastanza viscoso e la cui altissima conduttività si avvicina a quella di alcuni metalli. Terzo passo:questo inchiostro nero, che di fatto è un nanocomposito, ora puoi passare alla stampa 3D. Appena fuoriesce dall'ugello di stampa, il solvente evapora e l'inchiostro si solidifica. Prende la forma di filamenti leggermente più grandi di un capello. Il lavoro di fabbricazione può quindi iniziare.

I vantaggi di questa tecnologia

La ricerca condotta al Polytechnique Montréal è all'avanguardia nel campo degli usi delle stampanti 3D. L'era della prototipazione amatoriale, come stampare piccoli oggetti di plastica, appartiene al passato. In questi giorni, tutte le industrie manifatturiere, se l'aviazione, aerospaziale, robotica o medicina, eccetera., hanno messo gli occhi su questa tecnologia.

Ci sono diverse ragioni per questo. in primo luogo, la leggerezza delle parti perché la plastica sostituisce il metallo. Poi c'è la precisione del lavoro svolto a livello microscopico, come è il caso qui. Infine, con i filamenti nanocompositi utilizzabili a temperatura ambiente, si possono ottenere conducibilità che approssimano quelle di alcuni metalli. Meglio ancora, poiché la geometria dei filamenti può essere variata, si possono calibrare misure che permettano di leggere le varie segnature elettriche dei liquidi da monitorare.

Un esempio topico:le condutture

Nei punti di collegamento dei tubi che formano le condotte, ci sono flange. L'idea sarebbe quella di produrre in fabbrica i tubi con flange rivestite con stampa 3D. Il rivestimento sarebbe un nanocomposito la cui segnatura elettrica è calibrata in base al liquido trasportato:olio, ad esempio. Se c'è una perdita e il liquido tocca i sensori stampati in base al concetto sviluppato dal professor Therriault e dal suo team, un avviso suonerebbe a tempo di record, e in modo molto mirato. Questo è un enorme vantaggio, sia per la popolazione che per l'ambiente; in caso di perdite, più veloce è il tempo di reazione, minori sono i danni.