Imbevuto di speciale elettrico, proprietà meccaniche e altre proprietà fisiche a causa delle loro dimensioni ridotte, le nanofibre sono considerate una tecnologia all'avanguardia nell'ingegneria biomedica, energia pulita e controllo della qualità dell'acqua, tra gli altri. Ora, ricercatori in Italia e nel Regno Unito hanno sviluppato un processo automatico per valutare la qualità della fabbricazione delle nanofibre, producendo il 30% di risultati più accurati rispetto alle tecniche attualmente utilizzate.

I dettagli sono stati pubblicati a gennaio 2021 in IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica , una pubblicazione congiunta dell'IEEE e dell'Associazione cinese di automazione.

"Negli ultimi anni, i materiali nanostrutturati hanno riscosso un interesse sempre crescente sia in ambito scientifico che industriale, a causa del loro fascino di ricerca e delle applicazioni versatili, " ha detto l'autore della carta Cosimo Ieracitano, assegnista di ricerca nel gruppo Neurolab, Dipartimento di Ingegneria Civile, Energia, Ambiente e Materiali, Università Mediterranea di Reggio Calabria. "Il successo delle applicazioni in nanofibra richiede un'attenzione particolare alla qualità del nanomateriale e al processo di generazione".

Le nanofibre vengono prodotte applicando un'alta tensione a una siringa contenente una soluzione polimerica e un collettore rotante. La soluzione, alimentato dalla carica elettrica, esce sul collettore e produce nanofibre. Per un prodotto che richiede uniformità, ad esempio, una nanofibra intesa come impalcatura per far crescere le cellule risulterà in una crescita irregolare se contiene un grumo o un buco, o potrebbe non essere in grado di crescere se ha un film su di esso:l'attuale processo di produzione è piuttosto disordinato.

Per prevenire anomalie, i tecnici monitorano la produzione di fibre utilizzando un microscopio elettronico a scansione in grado di determinare con precisione la topografia delle fibre, così come la loro composizione. Hanno quindi ispezionato visivamente le immagini. Secondo Ieracitano, è un processo che richiede tempo che dipende dagli esseri umani, che può stancarsi e commettere errori.

"Nella filiera dei nanomateriali, un passaggio cruciale è implementare praticamente l'automazione nel processo di identificazione dei difetti per ridurre il numero di esperimenti di laboratorio e l'onere della fase di sperimentazione, " disse Ieracitano.

Il team di ricerca ha progettato un processo automatico in due parti per nanofibre omogenee. Un codificatore automatico, un tipo di software di apprendimento automatico, taglia le immagini del microscopio elettronico a scansione in pezzi più piccoli e le traduce in codice. Quel codice è reso in versioni più basilari delle immagini originali, riducendo la potenza di calcolo ma evidenziando comunque eventuali anomalie. Un altro processore di apprendimento automatico valuta l'immagine, alla ricerca di eventuali difetti strutturali. Se ne trova uno, respinge la nanofibra come difettosa.

"In particolare, il sistema proposto supera le altre tecniche standard di apprendimento automatico, così come altri recenti metodi all'avanguardia, riportando una precisione fino al 92,5%, " Ha detto Ieracitano. Le tecniche attualmente utilizzate sono in genere accurate dal 64 al 66%.