Da una ricerca in laboratorio sui materiali innovativi e sostenibili alla produzione su larga scala di uno pneumatico altamente performante. Come? Grazie alla collaborazione tra il laboratorio di Chimica dei Materiali Inorganici e Ibridi, NanoMat@Lab, del Dipartimento di Scienza dei Materiali dell’Università di Milano-Bicocca e Pirelli Tyre S.p.A. raccontata da Barbara Di Credico, ricercatrice in Fondamenti Chimici delle Tecnologie, su “Progettare”, prima rivista italiana nel settore della progettazione industriale in uno speciale dedicato all’industria automotive.
La ricerca presso il NanoMat@Lab ha dato origine a una mescola all’avanguardia basata su nanoparticelle di silicato naturale con specifiche caratteristiche morfologiche e di superficie. L’applicazione alla produzione su larga scala ha prodotto la tecnologia SMARTNETTM Silica, realizzata dal gruppo R&D di Pirelli. Questa collaborazione e la tecnologia che ha maturato è stata anche oggetto del Premio Innovation Grant 2018 di Milano-Bicocca.
Quali sono le sfide ancora aperte nell’industria dello pneumatico?
Nell’industria degli pneumatici, il miglioramento delle proprietà meccaniche, quali elasticità, resistenza a trazione, abrasione, si ottiene disperdendo nella gomma nanoparticelle, quali silice e carbon black, cioè cariche (filler) rinforzanti – spiega la Dott.ssa Di Credico. – Nella crescente complessità delle attuali richieste delle case automobilistiche, i materiali di rinforzo svolgono un ruolo fondamentale e l’individuazione di filler innovativi è un’area di particolare interesse per l’industria delle gomme per l’ottenimento di pneumatici ad alte prestazioni.
Le principali strategie innovative nell’ambito dello pneumatico per autotrazione sono attualmente finalizzate a ridurre il consumo energetico provocato dalla dissipazione, associata alla resistenza al rotolamento, e simultaneamente a migliorare le proprietà meccaniche statiche e la resistenza all’abrasione finale del prodotto.
Qual è stato il contributo della ricerca del team NanoMat@Lab?
NanoMat@Lab ha deciso di puntare sull’uso di ossidi inorganici anisotropi, cioè con elevato rapporto di forma, di origine sintetica come la silice a forma di bastoncino e successivamente di origine naturale come la sepiolite, un minerale costituito da agglomerati di fibre di silicato di magnesio – racconta la Dott.ssa Di Credico. –La ricerca è stata quindi rivolta ad indagare gli effetti di struttura, morfologia e funzionalizzazione superficiale delle cariche a base silice sulle proprietà dinamo-meccaniche dei compositi di gomma e successivamente alla realizzazione di mescole con l’intento di ottenere nuovi materiali elastomerici e trasferire l’innovazione e la conoscenza all’industria per la produzione di pneumatici altamente performanti. Un trattamento acido controllato ha permesso di ottenere nanofibre di sepiolite aventi dimensioni ridotte e un aumento dei gruppi reattivi superficiali, in grado di reagire con la gomma, mantenendo al contempo la cristallinità e la morfologia aghiforme.
Sono stati ottenuti quindi su scala pre-industriale mescole con un elevato rinforzo e contemporaneamente una bassa isteresi.
Come si è realizzato il trasferimento tecnologico della ricerca?
L’invenzione di nuove composizioni elastomeriche per pneumatici, comprendente nanofibre di sepiolite, è stata sviluppata industrialmente nei laboratori Pirelli ed è alla base della tecnologia, SMARTNETTM Silica, coperta da 3 brevetti internazionali relative ad applicazioni dal battistrada alle mescole strutturali. La tecnologia SMARTNETTM Silica si basa su nanofibre di sepiolite che si organizzano in maniera ordinata all'interno della mescola, creando una struttura resistente ed uno pneumatico duraturo, fornendo una bassa resistenza al rotolamento grazie al loro naturale orientamento anisotropo, che riduce il calore aumentando l'elasticità per minimizzare la dissipazione di energia. L’utilizzo della sepiolite nelle mescole per pneumatici ha quindi non solo un impatto significativo nelle performance degli pneumatici, ma l'approccio è ecosostenibile e rappresenta una risorsa strategica per lo sviluppo degli pneumatici dei prossimi decenni.
Come è nata la collaborazione con Pirelli?
La collaborazione con Pirelli si inserisce nell’ambito delle attività di Corimav, il Consorzio per le Ricerche sui Materiali Avanzati, di cui coordino le attività. Il Corimav è nato nel 2001 dall’intesa tra Pirelli e l’Università di Milano-Bicocca, con l’obiettivo di sviluppare tecnologie innovative. In un percorso longevo e virtuoso, che dura da più di 20 anni, Corimav ha prodotto 18 brevetti, 44 borse di studio e 46 borse di dottorato in Scienza e Nanotecnologie dei Materiali. Attualmente, Corimav finanzia ogni anno tre borse di dottorato, nonché progetti specifici volti a trasformare i risultati della ricerca in prodotti lanciati sul mercato con l’obiettivo di innalzare il tasso di innovatività favorendo al contempo la diffusione di soluzioni sempre più ecosostenibili.
