Gli attuali materiali utilizzati per le costruzioni, non sono i materiali più resistenti in natura ma semplicemente quelli che si adattano meglio per costo e struttura.
La scienza conosce da tempo un materiale straordinario, il grafene, questo ha un’ottima resistenza ma con una grossa limitazioni, in quanto questo materiale costituito da uno strato monoatomico di atomi di carbonio è molto resistente solo in due delle tre dimensioni, questo ne ha limitato o meglio escluso questo materiale dall’utilizzo in ambito delle costruzioni.
Il nuovo ramo scientifico definito scienza dei materiali consapevole delle grandi potenzialità di questo materiale non ha mollato il colpo e grazie al professore e direttore del Department of Civil and Environmental Engineering del Massachusetts Institute of Technology(MIT), il Dr. Markus Buehler che con l’ausilio di Zhao Qin (ricercatore) e Gang Seob Jung e Min Jeong Kang Meng (studenti neo laureati), sono riusciti a creare un blocco di grafene resistente in tre dimensioni.
Lo studio si è basato principalmente nel dare una nuova conformazione per renderlo resistente nelle tre dimensioni, Buehler in una dichiarazione afferma che: “Quello che abbiamo fatto è stato quello di tradurre questi materiali 2-D in strutture tridimensionali.”
Il tutto è partito da una simulazione virtuale su scala nanometrica, questa ha restituito una geometria al quanto particolare chiamato gyroid, questa forma geometrica, più tosto complessa, viene assunta dal grafene in particolari situazioni di temperatura e pressione, per tanto i provini elaborati da questo studio non potevano essere riprodotti con metodi tradizionali, per tanto sono state utilizzate delle sofisticate stampanti 3D, elaborate specificatamente a questo scopo.
I provini, sottoposti a stress test, hanno evidenziato una resistenza a sollecitazioni di trazione e compressione 10 volte superiori a quelle dell’acciaio, ma con una densità del 95% inferiore rispetto all’acciaio, rendendo ideale l’uso di questo materiale per i veicoli e nella costruzioni di edifici.
La particolare forma che può ricordare la struttura di alcune spugne e di alcuni particolari tipi di coralli potrebbe trovare applicazione anche in sistemi di filtrazione delle acque.
A questo si sta affiancando uno spin-off molto interessante, che permette di utilizzare la stessa struttura gyroid con materiali differenti, con i primi riscontri molto interessanti.
L’utilizzo del grafene porterà una rivoluzione nell’ingegneria delle costruzioni non indifferente, grazie alla maggiore resistenza, il peso ridotto ed il costo accessibile permetterà la costruzione di grattacieli ancora più alti e campate dei ponti molto più lunghe, cambiando completamente il paesaggio urbano con un ridotto impatto ambientale