Focus ricerca

Dai gusci dei crostacei all’elettronica verde: come nasce l’energia dai materiali naturali

condividi
Giovanni Antonio Salvatore e Jacopo Nicoletti

Chi avrebbe mai detto che dai gusci dei crostacei, considerati solo scarti alimentari, si potessero ottenere materiali intelligenti capaci di produrre energia? È la sfida che un gruppo di ricerca tra cui il professore Giovanni Antonio Salvatore, docente di Elettronica del Dipartimento di Scienze Molecolari e Nanosistemi, ha raccolto trasformando il chitosano, un biopolimero derivato dalla chitina, in sottili pellicole flessibili e trasparenti con proprietà sorprendenti. Lo studio è stato recentemente pubblicato su ACS Nano, rivista scientifica che si occupa del mondo delle nanotecnologie.

Enhanced Piezoelectricity in Sustainable-By-Design Chitosan Nanocomposite Soft Thin Films for Green Sensors

La caratteristica che rende queste pellicole speciali è la piezoelettricità, cioè la capacità di generare elettricità quando vengono piegate, compresse o stirate. Non si tratta di un effetto nuovo, ma qui è stato reso molto più efficiente grazie all’aggiunta di minuscoli nanocristalli di chitina. Questi rinforzi naturali ordinano la struttura del materiale, quasi come se mettessero in riga le molecole, permettendogli di produrre il doppio dell’elettricità rispetto al chitosano puro.

Oltre alla performance elettrica, il materiale ha altre qualità sorprendenti: è molto elastico, può allungarsi fino al 40% senza rompersi, ed è soffice quanto i tessuti biologici del nostro corpo. In pratica si comporta più come una pelle artificiale che come un materiale tecnico tradizionale.

La vera rivoluzione sta però nella sua origine e nel suo destino: nasce da rifiuti biologici riciclati, è completamente biodegradabile e non contiene sostanze tossiche. A differenza di molti materiali piezoelettrici oggi in uso, che si basano su composti sintetici o inorganici, queste pellicole sono interamente naturali e pensate per avere un basso impatto ambientale.

Le possibili applicazioni sono molteplici: dai sensori indossabili che monitorano la salute (come per esempio ecografi) ai dispositivi per protesi e robotica soffice, fino a sistemi capaci di raccogliere piccole quantità di energia dai movimenti quotidiani. È un esempio di come la scienza dei materiali possa coniugare sostenibilità e tecnologia avanzata, trasformando uno scarto in una risorsa preziosa per l’elettronica del futuro.

Commenta così Salvatore: “Questo lavoro è frutto di una ricerca multidisciplinare che ha visto il contributo di chimici, fisici ed ingegneri. È la dimostrazione di come materiali considerati di scarto possono avere una seconda vita e, attraverso l’ingegnerizzazione, esibire proprietà e performance stupefacenti. La prossima sfida è quella di utilizzarli nella costruzione di sensori elettronici per applicazioni biomediche come ecografi o per piccoli generatori di energia. The best is yet to come.”

Sara Moscatelli