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Claudio Zarotti IL SOLE 24 ORE Martedi 4 Febbraio 1986 Plastiche con buone vibrazioni Martedi 4 Febbraio 1985 .pdf


Nome del file originale: Claudio Zarotti - IL SOLE 24 ORE - Martedi 4 Febbraio 1986 - Plastiche con buone vibrazioni Martedi 4 Febbraio 1985.pdf

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,


---------------------------------------,--,--,.------,------�----'-'IL S0LE-24'0RE - Martedì 4 Febbraio 1986 - N. 29

.-Tecnologia

.

LE NUOVE GENERAZIONI DI MATERIALI AVANZATI/ 1 ·
.

'

nuovi materiali

. .

Plastiche con buone vibraziom
'

È già partita la corsa all'applicazione dei polimeri capacidi'«sentire» suoni, movimenti, o�de elettriche

V

ista, udito, olfatt(?, �uSolò in questi ultimi anni
sto e tatto sono 1 cm- impor,tanti società come la
que sensi che ci per- Solvay e la Pennwalt hanno
mettono di comunicare con messo a punto processi pro­
il mondo esterno, di ricevere duttivi di massa che consen­
e trasmettere informazioni e tono la realizzazione e pro­
sensazioni.. Occhi, orecchie, duzione di materiali piezoe­
naso, bocca e terminazioni lettrici plastici le cui caratte­
nervose sono i nostri sensori ristiche (e costi contenuti) ne
che raccolgono e traducono hanno ulteriormente amplia­
le informazioni esterne in to il campo di applicazione.
Rispetto ai piezoelettrici
messaggi elettrochimici decitradizionali, i plastici presenfrabili dal cervello.
. A nostra immagine e so- tano . i!).fatti . �ratteristiche
miglianza anche robot� mac- . pecuhan e d1 nhe_v�: posso­
chine strumentazione di ' no essere ottenuti m films
analisi e di controllo, posso- so�tili. (fi�o. a pochi I!lilles�­
no essere dotati di particola- m1 d1 Jl?.I,hmetro). o m fih;
ri dispositivi detti sensori o sono fa�1h da tagliare e mo-.
trasduttori che raccolgono le · d�llare 1� (orJl?.e co�plesse e
informazioni dal mondo d1 quals1as1 d1m<:ns1on�; so-:
esterno trasformandole in se- no. molt_re leggen, res1s!en�1
gnali elettrici caratteristici agli urti .e alle abras1on�;
analizzabili ed 'futerpretabill hanno un'impedenza acustl­
dalla macchina stessa per
fornirci dati o eseguire ope�
razioni.
Primo
Molto vasto è il numero
ed 'il tipo di trasduttori o�
di 4 artìcoli
disponibili per le più vane
applicazioni; sono ad esempio trasduttori di temperatu­
ra gli usuali termometri e le ca (che misura il rapporto
termocoppie, di pressione i fra la pressione del suono su
manometri, di luce le foto­ una data superficie ed il
flusso acustico attraverso la
cellule e così via.
Nella grande famiglia dei stessa) simili a quella dell'ac­
trasduttori un posto impor­ qua, che li rende particolar­
tante è occupato da quelli mente adatti in applicazioni
piezoelettrici adatti a trasfor­ O".e è richiesto un contatto
mare una deformazione con liquidi (applicazioni su­
meccanica in un impulso bacque e medicali sul corpo
elettrico. Questi dispositivi umano che è composto per
possono funzionare anche in circa il 70% da acqua).
senso inverso, deformandosi
meccanicamente
quando
vengono sollecitati da un se­
gnale elettrico: un trasdutto­
re {>iezoelettrico può cioè
funzionare come microfono
(sensore) o come altoparlan­
te (attuatore).
I materiali piezoelettrici
disponibili fino al 1970 era­
no o cristalli (quarzi o sali
di Rochelle) o ceramiche
speciali contenenti ossidi di
titanio. Essi hanno avuto ed
hanno molteplici ed impor­
tanti applicazioni in campi
che vanno dall'ingegneria dei
materiali ai eontrolli non di­
struttivi1 in fisica, in _ elet­
troacustica, in medicina, etc.,
ma sono caratterizzali da
elevata fragilità, difficile lavorabilità, scarsa modellabilità.
/

Grazie ·a gueste proprietà
i materiali p1ezoelettric1 pla­
stici hanno trovato valide
a{>plicazione nei più diversi
settori: in ·quello militare so­
no stati ad esempio usati
con successo per costruire
cavi sottomarini anti intru­
sione che attraversano intere
baie e costituiscono vere e
proprie orecchie immerse e
qistribuite in fondo al ma­
re.
Poichè, come già accenna­
to, i materiali piezoelettrici
sono adatti a funzionare co­
me generatori di suoni (at­
tuatori) se vengono sollecita­
ti elettricamente, e poichè
due suoni della stessa am­
piezza e frequenza possono
annullarsi completamente se­
la loro differenza di fase è
pari a mezza lun�hezza
d'onda, la Marina degli Stati·
Uniti ha allo studio sistemi
di riv�stimento di intere {>a­
reti di sottomarini in cui i
suoni emessi dal materiale
piezoelettrico.. plastico vanno
ad annullare 11 rumore gene­
rato ad esempio dai motori,
evitandone la propagazione
all'esterno e rendendo così
più difficoltosa la localizza­
zione del sottomarino.
Sfruttando le proprietà di
questi materiali, importanti
industrie · elettroniche giappo­
nesi e statunitensi hanno
messo a punto originali di­
spositivi quali: sensori anti
intrusione così sensibili da
rilevare il .calore emesso da

EaParma
il petrolio A
produce
metalli­
sintetici

di Gian Pietro Gardini *

Un esempio: il contapassi piezoelettrico

3

3

2
. 1) Sensore piezoelettrico plastico
metalliuato su entrambe '1e facce

o
o

fnlFlfclGlfl
�LlEJB�

2) Collegamenti tra trasduttore e contatore
3) Contatore a cristalli liquidi

3

Fonte: 3onda

una persona fino ad otto
metri di distanza (il materiale ha caratteristiche e sensibilità tali da venire deformato meccanicamente dalla radiazione infrarossa); leggerissimi microfoni che possono
essere progettati in mQdo da
divenire insensibili al rumore ambientale (dieci telefoniste che lavorano in una
stanza non disturbano le co-

I microscopio elettronico il loro
aspetto è quello di una superficie
metallica, hanno proprietà elettri­
che che si avvicinano a quelle dei me­
talli, ma non contengono alcun atomo
di metallo: solo carbonio, idrogeno (ed
eventualmente ossigeno, azqto o zolfo),
cioè i componenti fondamentali degli
organismi animali e vegetali, da cui il
termine «metalli organici» ovvero «me­
talli sintetici».
Lo studio di questi materiali rappre­
senta una delle tendenze più moderne·
ed avanzate di ricerca, al confine fra
chimica e fisica. Usa e Giappone, con
il loro fiuto e disponibilità ad agire in
qualsiasi campo del sapere tecnologico
avanzato, sono all'avanguardia.
Esistono attualmente in commercio

municazioni l'una dell'altra);
altoparlanti piatti con eccel­
lente risposta in frequenza,
da appendere alle pareti; ta­
stiere di computers e mac­
chine da scrivere pratica­
mente industruttibili adatte
a funzionare anche sott'ac-·
qua o in ambienti particolar­
mente polverosi o sporchi;
microventilatori P.er circuiti
in,tegrati dove fibrille (o la-

dei materiali polimerici dotati di di­
screte proprietà conduttrici di elettrici­
tà, a costi variabili dai 1 O ai 30 dollari
per Kg., ed usati come materiali anti- ·
statici,. schenni antimagnetici, prodotti
per riproduzione elettrofotografica. Si
tratta in grande maggioranza di polime­
ri «normali» caricati di particelle me­
talliche o polvere di carbonio, che dan­
no la conduzione.
La novità e specificità delle ultime
ricerche sui metalli sintetici risiede nel­
l'ottenimento di materiali intrinseca­
mente conduttori, con lo scopo prima­
rio di sostituire i metalli veri e propri,
con tutti i vantaggi legati alla facile la­
vorazione, basso costo di produzione,
bassa densità, resistenza meccanica.
I metalli organici storicamente sono
nati nell'Istituto di Chimica Organica

·

minette) di materiale vib�a­
no, sollecitate da impulsi
elettrici, come ali di colibrì.
Anche nel campo biomedicale le applicazioni sono in
fase di rapida evoluzione; in
ortopedia nella costfuzione
di podometri strumentati as­
serviti a computer (sviluppa;
ti in Italia all'Università di
Pisa), in cui il materiale pie­
zoelettrico plastico, deforma­
to dall'appoggio del piede in
modo più o meno marcato,
dà informazioni da cui è
possibile risalire alle cause
della cattiva deambulazione;
in medicina vascolare per
l'auscultazione del rumore
prodotto dallo scorrimento
del sangue nei vasi sangui­
gni, rivelando variazioni di
velocità del flusso sanguigno,
indice di improvvisi restrin­
gimenti dovuti ad esempio a
placche di aterosclerosi; per
la costruzione di apparec­
chiature adatte a valutare
con metodi non invasivi il
livello di osteoporosi in ossa
di pazienti affetti da tale
malattia; per realizzare di­
spositivi inseriti in culle di
neonati che segnalino, trami­
te un allarme, improvvisi ar­
resti respiratori, principi di
soffocamento o variazioni
del ritmo respiratorio.
Le applicazioni citate co­
stituiscono solo alcune delle
decine sperimentate e delle•
centinaia proposte. Le ·possi­
bilità di utilizzazione dei
materiali piezoelettrici plasti-

di Parma nel 1968; sul «mercato» della
ricerca internazionale l'Università di
Pensylvannia e la Allied iniziano gli
studi (ed il battage pubblicitario) circa
dieci anni dopo, sostenuti da forti fi­
nanziamenti privati e pubblici. Le in­
dustrie giapponese e tedesche seguono
a ruota ed i congressi internazionali sul
tema (l'ultimo a Padova nel 1984, il
prossimo in Giappone nel 1986) rag­
gruppano oltre 600 persone da tutto il
mondo. Tuttavia è ancora dall'Univer­
sità di Parma che viene l'idea della
produzione per via elettrocbimtca di
tutta una serie. di materiali più interes­
santi, attualmente sviluppati dalla Ibm
in Usa e dalla Basf in Germania nòn­
. chè da una miriade di gruppi in tutto
il mondo. Ed è ancora l'Istituto di Chi­
mica Organica di Parma che oggi, su-

ci sembrano infattì limitate
solo dalla fantasia degli in­
ventori.
Ad esempio alla Sonda di
Milano (una società di tra­
sferimento tecnologico sui
nuovi materiali) è stato svi­
luppato un contapassi elet­
tronico inserito in calzature
sportive, il cui elemento sen­
sibile è costituito da una sot­
tilissima laminetta di questo
materiale (non più grande di
un francobollo) che genera
un impulso elettrico ad ogni
passo quando varia- la pres­
sione sulla suola. Il materia­
le base costituente tali senso­
ri è un polimero sintetico: il
fluoruro di vinile o di poli­
vinidene.
I costi del materiale, di­
sponibile in fili di qualsiasi
lunghezza e diametro, in fo­
gli di spessore variabile da
pochi millesimi a qualche
decimo di millimetro, sono
di poche centinaia di mi­
gliaia di lire al metro qua­
drato, variabile a seconda
dello spessore e delle forme
.
richieste.
.
Inattaccabili dalla maggior
parte degli a�enti chimici ag­
gressivi, factli da lavorare,
resisteqti agli urti, alle abra­
sioni, all'umidità, si può a
ragione affermare che i ma­
teriali piezoelettrici plastici
giocheranno un ruolo impor­
tante nello sviluppo tecno)�
gico degli Anni 80.

Gaudio ZarGtti

perando le limitazioni connesse alla
produzione per, via elettrochimica, pro­
pone interessanti materiali di cui inten­
de verificare l'applicabilità.
E, per uscire dai numeri e dai con­
cetti astratti e attirare l'interesse dei
più pragmatici operatori industriali,
propone un banale esperimento visivo,
con la prima lampadina al mondo ac­
cesa in un circuito parzialmente !priva­
to di conduttori metallici.
Quanto alle utilizzazioni di questi
nuovi materiali, il limite è posto dalla
fantasia dei ricercatori accademièi e in­
dustriali: batterie, celle solari, schermi
antimagnetici, elettrodi selettivi, senso­
ri, impieghi in medicina.
* Direttore de/l'Istituto di Chimica Or­
ganica de/l'Università di Parma.

PAGINA 5

L'aereo-laser
del Ose (Enel)
«legge» le 'Città
MILANO - Il Cise, centro milanese di ricerca, inno­
vazione e servizi nei settori della diagnostica industriale,
della conservazione dei beni culturali e delle applicazioni
laser nell'industria, è stato recentemente incarico dall'Aem
(l'azienda energetica municipale) di effettuare uno studio
di fattibilità per l'impiego di un laser tipo «lidar» su un
elicottero, al fine di controllare eventuali fughe di metano.
Lo stanziamento è di circa un miliardo e i primi risultati
dovrebbero arrivare tra una decina di mesi.
Il «Iidar» (dall'acronismo Light detecti9n and ranging
- Rilevazione e localizzazione mediante luce) nasce nel 1963
dalla .disponibilità di sorgenti laser sufficientemente potenti.
Il merito è degli studiosi dello Stanford Research Institute
americano, che oltre vent'anni fa misero a punto il primo
radar ottico (o «lidar» appunto).
La struttura dei primi «lidar», utilizzati per misure su
fumi e aerosol, era semplice: consistevano in un trasmet­
titore, costituito dal laser, e di un ricevhore, costituito da
un telescopio avente la funzione di raccogliere il segnale
luminoso retrodiffuso dall'atmosfe.ra.
I «lidar» attuali mantengono sostanzialmente la stessa
struttura dei primi e consentono, grazie all'evoluzione dei
la:ser, di misurare un numero sempre crescente di parametri
fisici e chimici dell'atmosfera.
Si contano ormai a centinaia, in tutto il mondo, «li­
dar», che misurano concentrazioni di inquinanti nella tro­
posfera, e non vanno dimenticati i programmi di ricerca
condotti dagli enti spaziali ameri.cani (Nasa ed Esa) per
la realizzazione di «lidar» da mandare in orbita su satelliti
artifièiali per il controllo globale dell'atmosfera terrestre.
Dal canto suo il Cise sta attualmente conducendo tre
diversi programmi· di .ricerca nel campo del telerilevamento
atmosferico. Una delle tre attività è appunto quella finan­
ziata dall'Aem e consiste nello sviluppo di una sistema laser
trasf)ortabile per la misura di concentrazioni medie di me1 tano ed etano in aria. La sqrgente consiste in un oSGillatore
parametrico (accordato per emettere una lunghezza d'onda
di 3.300 nm) pompato da un laser di tipo Nd-Yag. Lo
strumento dovrebbe consentire di rilevare concentrazioni
anche minime fino a un chilometro di distanza.
In realtà questo sistema è già stato collaudato ed è
già in funzione da un punto fisso. La scommessa è quella
di riuscire a farlo funzionare su un mezzo aereo mobile,
per consentire la mappatura di una vasta zona in un pe­
riodo di tempo molto breve.
Al Cise è' infine stato commissionato dal Ccr-Ispra,
ed è in fase di progettazione, un sistema «lidar» per esplo­
rare la superficie marina al fine di rilevare e misurare in­
quinanti (soprattutto petrolio) e concentrazioni di sostanza
organica e di clorofilla. Questo strumento, chiamato «lidar»
fluorosensore, dovrà operare a b.ordo di un aereo viaggiante
a una quota di qualche centinaio di metri sulla superficie
del mare.
Il sistema è progettato per operare alla velocità di volo
di 50 metri al secondo (180 Km/h), con una frequenza
di ripetizione del laser di IO impulsi al secondo. Sarà così
possibile, in breve tempo, eseguire la mappatura dello stato
del mare in una zona molto estesa. L'entrata in servizio
di questo strumento è prevista per il 1987'.

Marco Moussanet


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