Il potenziale della nanotecnologia è il nostro futuro. Un’azienda italiana, la 4ward360 fondata da Sabrina Zuccalà, è fra le più attive nella ricerca, nella produzione e nell’applicazione dei trattamenti in nanomateriali in vari settori che spaziano dal mondo della tutela artistica fino alla Difesa passando – con un nuovo lungimirante progetto che a breve sarà presentato in California – al campo aerospaziale.
L’industria aerospaziale, tra le diverse aree di applicazione delle nanotecnologie, è quella che ricava il guadagno maggiore dall’utilizzo di materiali e dispositivi nanotecnologici. L’alleggerimento del carico associato alle componenti dei velivoli aeronautici e spaziali, ottenuto mediante l’utilizzo di materiali compositi sempre più leggeri e resistenti, o dispositivi elettronici sempre più piccoli, permette di risparmiare notevoli quantità di carburante ed incrementare il payload. Così come l’introduzione di avanzati sistemi di produzione energetica, dal fotovoltaico al termoelettrico, consente di alimentare più a lungo e in modo sempre più consistente la necessaria strumentazione di bordo. La realizzazione di velivoli più veloci, più sicuri e più funzionali, obiettivo ultimo di questa branca dell’industria pesante, passa per l’impiego di soluzioni tanto piccole quanto dotate di grandi potenzialità.
Nanoscienze e Nanotecnologie nel settore aero‐spaziale
I principali obiettivi dell’industria aeronautica europea per rimanere competitiva sono legati alla diminuzione delle tariffe di viaggio agendo sulla riduzione dei costi di acquisto dei velivoli (del 35%), della manutenzione (del 25%), del consumo del carburante (del 20%); e al miglioramento dei motori per ridurre le emissioni inquinanti. Per quanto riguarda i primi tre punti, si può ipotizzare che l’uso di materiali nano¬compositi multifunzionali e con proprietà termo-meccaniche superiori ai materiali convenzionali possa consentire una riduzione dei costi grazie anche alla minore necessità di manutenzione. La riduzione del peso dei velivoli, in conseguenza dell’impiego di materiali nanostrutturati di peso, assieme all’impiego di motori più efficienti, dovrebbe condurre ad una riduzione nel consumo di carburante.
L’uso di nanomateriali che possano lavorare a temperature da 100 a 200 °C più elevate rispetto ai motori attuali dovrebbe portare non solo ad una maggiore efficienza, ma anche ad una riduzione nell’emissione di NOx. La principale barriera all’applicazione di nuovi materiali (ed in particolare di nanomateriali) in questo settore è rappresentato dalla lunghezza dei tempi necessari per le prove di affidabilità e validazione richieste dall’industria aeronautica. Un altro punto di debolezza è costituito dalla mancanza di tecniche di produzione massiva di nanomateriali che consentirebbero anche una riduzione dei costi.
Nel settore aeronautico al momento il numero di applicazioni delle nano‐tecnologie a livello industriale è ancora molto basso ed è per lo più legato al settore dei rivestimenti, ma è opinione diffusa che l’utilizzo di alcuni nanomateriali sia vicino a maturazione. Un discorso a parte riguarda la micro‐nano‐elettronica. I materiali più promettenti per la struttura dei velivoli sono i nano‐compositi come fibre di vetro/matrici polimeriche rinforzate da nanoparticelle che rilasciano un liquido che favorisce la polimerizzazione intorno ad eventuali fratture o nanoargille per il rinforzo strutturale e l’aumento delle resistenza termica in nanocompositi.
Nuovi materiali per il campo aerospaziale
Per quanto riguarda lo sviluppo di nuovi materiali “leggeri” (per diminuire i consumi senza compromettere sicurezza e prestazioni) i candidati più promettenti sono i nanocompositi polimerici rinforzati con nanotubi di carbonio e nitruro di boro e le resine epossidiche rinforzate con nanoargille (nanoclays). Questi materiali offrono infatti un elevato rapporto fra tenacità e peso, resistenza all’impatto e protezione dalle radiazioni. Tra gli obiettivi di 4ward360 c’è proprio quello di sviluppare compositi multi‐funzionali che combinino proprietà isolanti, acustiche, umidificanti ecc. in un unico componente strutturale per ridurre il numero di componenti e quindi i costi. I metalli nanostrutturati trovano applicazioni nelle parti maggiormente soggette alla corrosione ed usura (landing gears, freni ecc.). Infine rivestimenti (sotto forma di film sottili) che inglobino nanopolveri possono essere utilizzati come strati auto‐pulenti o anti‐abbaglianti per i finestrini.
L’industria spaziale è caratterizzata da ingenti investimenti e le tecnologie avanzate sono oggetto di costante attenzione e valutazione. I due segmenti primari sono rappresentati dalla fabbricazione e dalle tecnologie di lancio di satelliti e missili.
A livello europeo, l’uso delle nanotecnologie nel settore spaziale è visto come un settore di sviluppo a lungo termine e i campi di interesse prominenti riguardano le comunicazioni, la produzione e lo storage di energia, i sistemi di propulsione. Ecco perché diventano sempre più strategici i materiali nano‐cristallini, nanocompositi e bio‐mimetici per applicazioni spaziali. La driving force per l’uso delle nanotecnologie nel settore dello spazio è legata alla possibilità di contribuire a raggiungere gli obiettivi critici di questo settore (diminuzione dei costi, riduzione dei rischi, flessibilità durante le missioni, maggiori potenzialità).
