Il reticolo in titanio di RMIT resta a galla danneggiato

Una boa stampata in 3D rimane stabile in una vasca di acqua di mare turbolenta mentre il sistema di prova ruota fino a 45 gradi. Continua a galleggiare senza involucro sigillato, rivestimento protettivo o galleggiamento aggiuntivo. Il prototipo proviene dal Centro per la produzione additiva dell'Università RMIT, dove i ricercatori hanno realizzato un reticolo in titanio che resta a galla anche dopo gravi danni.

L'ostacolo era l'acqua. I reticoli metallici possono essere molto leggeri perché i loro montanti sono cavi e interconnessi, ma i loro spazi aperti consentono anche all'acqua di entrare. La soluzione di RMIT consiste nel riempire di schiuma poliuretanica solo quei montanti cavi in titanio. Le minuscole celle sigillate nella schiuma intrappolano il gas e formano una barriera distribuita, mentre l'acqua può continuare a scorrere attraverso le aperture esterne del reticolo.

I ricercatori affermano che lo studio è la prima dimostrazione pubblicata di un metamateriale reticolare ibrido a celle aperte, metallo-polimero, in grado di galleggiare. Hanno sviluppato una misura progettuale denominata densità scheletrica, che considera le pareti in titanio e i canali sigillati e riempiti di schiuma, ma esclude lo spazio aperto occupabile dall'acqua. La loro regola è semplice: quando la densità scheletrica è inferiore a quella del liquido circostante, la struttura aperta galleggia.

I risultati indicano un potenziale materiale per le applicazioni marine. A parità di densità complessiva, il reticolo in titanio era più resistente del 70% rispetto all'acciaio inossidabile o al polietilene ad alta densità. Nell'acqua di mare naturale della baia di Port Phillip, a Melbourne, ha perso solo lo 0,15% della propria massa dopo due settimane, mentre la sua resistenza è diminuita di meno dell'1%. La struttura è inoltre rimasta a galla dopo essersi crepata, dopo il cedimento di punti di connessione critici e dopo la frattura di un intero strato del reticolo; è affondata solo in seguito a un grave schiacciamento e a una forte compattazione.

In termini concreti, il lavoro potrebbe offrire a boe, sensori galleggianti e altre strutture marine un modo per combinare peso ridotto e tolleranza ai danni, senza dover ricorrere a un involucro sigillato o a un galleggiamento aggiuntivo. Si tratta però ancora di una prospettiva, non di un'applicazione: RMIT ha dimostrato un prototipo stampato in 3D e il team guidato dal Distinguished Professor Ma Qian prevede ancora di realizzare componenti più grandi e condurre test a lungo termine in condizioni marine realistiche e in acque profonde. Alla collaborazione partecipa anche il Conservatoire national des arts et métiers in Francia.