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GRAFENE E MATERIALI BIOISPIRATI

Molti i traguardi raggiunti e le linee di ricerca aperte. Intervista a Nicola Pugno

14 settembre 2017
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di Marinella Daidone
Lavora presso la Divisione Comunicazione ed Eventi dell’Università di Trento.

L’istituto di ingegneria britannico -Institute of Materials, Minerals and Mining- ha conferito lo scorso luglio la Griffith a Nicola Pugno, professore ordinario di scienza delle costruzioni all'Università di Trento dove ha fondato il laboratorio di nanomeccanica bioispirata e del grafene del Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e Meccanica. 
Il riconoscimento è stato assegnato al professor Pugno per rilevanti risultati di ricerca in ambiti che spaziano dalle superfici ultra adesive o anti-adesive fino allo studio che ha permesso di ottenere dai ragni una seta con grafene o nanotubi di carbonio dotata di proprietà meccaniche senza precedenti.
Classe 1972, titolare di numerosi progetti di ricerca europei, Nicola Pugno è inoltre professore ordinario part-time di Scienza dei Materiali presso la Queen Mary University di Londra, membro del comitato tecnico e scientifico dell’Agenzia Spaziale Italiana (Asi) e responsabile scientifico dei nanocompositi a base grafene presso la Fondazione Edoardo Amaldi di Asi.

Professor Pugno, ci può parlare delle sue ricerche sul grafene?
Le ricerche che stiamo portando avanti sono tante e sono rivolte principalmente a ottenere compositi ad alta resistenza e tenacità. Per fare un esempio, l’ultimo lavoro accettato da Nature communication è sull’aerografite, il materiale più leggero al mondo, con densità nell’ordine dei 100g al metro cubo e con una resistenza specifica che lo rende strutturale. Il prossimo nostro paper sull’argomento è in press sulla stessa rivista.

Il grafene ha davvero caratteristiche uniche?
Più uniche che rare, come tutti noi, esistono infatti un migliaio di materiali bidimensionali. In particolare il grafene, idealmente ha una resistenza che è 100 volte quella dell’acciaio, ma nella pratica riusciamo a fare compositi resistenti circa come l’acciaio (e meno tenaci…), anche perché quest’ultimo ha una resistenza teorica circa 10 volte superiore al suo valore sperimentale. Non siamo ancora riusciti ad avvicinarci alla resistenza ideale dell’acciaio e non penso riusciremo a farlo col grafene, almeno a scala macroscopica, ma un fattore 10 di guadagno di resistenza per i compositi a base grafene è ancora possibile, stiamo lavorando su questo, con soluzioni bioispirate tolleranti alla presenza di difetti.

Sugli organi di stampa è uscita la notizia di una tela di ragno super-resistente. Nei vostri esperimenti usate anche ragni? Ci può fare qualche esempio?
Dando da bere ai ragni soluzioni opportune di acqua e nanomateriali abbiamo osservato la loro produzione di una seta bionica ancora più resistente e tenace. Abbiamo fatto qualcosa di simile anche coi lieviti. Inoltre, abbiamo un progetto ERC (European Reasearch Council) che sta estendendo i risultati ai bachi da seta. 

I risultati ottenuti sono frutto di collaborazioni internazionali?
Si, principalmente tra i partner del work package nanocompositi della flagship grafene, un consorzio dell’Unione europea che coinvolge università, enti di ricerca e industria, nel quale sono coinvolto come task leader per la modellazione. Il lavoro sull’aerografite prima citato ne è un esempio.

Quali sono gli scenari che apre questa ricerca e, dal punto di vista concreto, quali le possibili applicazioni industriali o commerciali?
Le applicazioni industriali della biomimetica e dei nanomateriali, come quelli bidimensionali, sono già molteplici, e non penso solo alla racchetta da tennis ma anche a tutto il trasferimento tecnologico che stiamo facendo con varie industrie high-tech e alla flagship stessa che si sta portando verso livelli di maturità tecnologica o TRL (Technology Readiness Level) più elevati.

Come si può incentivare la produttività scientifica dei giovani? Nel suo staff ci sono giovani che fanno ricerca?
Sì, principalmente dottorandi, un paio di post-doc, un ricercatore a tempo determinato (RTDa).  
La condizione necessaria per promuovere il loro lavoro è indirizzarli sulle tematiche più strategiche e sui metodi avanzati per affrontale, ma tutto ciò diventa anche sufficiente solo se loro hanno buone capacità e mettono grande impegno costante nel tempo.