Il trasporto direzionale di liquidi rappresenta ancora una sfida in molte applicazioni ingegneristiche. La gestione di flussi millimetrici di acqua, ad esempio, è importante per le pile a combustibile con membrana a scambio protonico, per i dispositivi di microfluidica digitale, la gestione termica di componenti elettroniche e per le applicazioni di raccolta dell’acqua. Può anche essere utile per mitigare gli effetti indesiderati della presenza di acqua e ghiaccio, allontanando l’acqua dalle superfici esposte dei sensori e dispositivi che operano in ambienti estremi.
È in questo contesto che nasce la collaborazione tra la società FT Technologies UK (Inghilterra, nel gruppo guidato dal Dr. Tanmoy Maitra), l’Università di Graz (Austria, prof. Anna Maria Coclite) e il Dipartimento di Scienza dei Materiali dell’Università di Milano-Bicocca (SEFI Lab, prof. Carlo Antonini). Tutti gli istituti fanno parte della rete di formazione SURFICE (Smart surface design for efficient ice protection and control), un progetto finanziato dal programma di ricerca e innovazione dell'Unione Europea Horizon 2020, nell'ambito delle azioni Marie Skłodowska-Curie.
La collaborazione ha portato allo sviluppo di superfici con contrasto di bagnabilità, ispirate allo scarabeo del deserto Stenocara sp., utili per creare dispositivi microfluidici in grado di traspostare acqua passivamente per capillarità. L’aspetto forse più innovativo di questo studio è che, come materiale di base, è stata utilizzata una lega d’alluminio, fondamentale per l’industria. Inoltre, la lavorazione dei canali micrometrici avviene tramite un sistema laser e senza l’utilizzo di agenti chimici dannosi per l’ambiente. Il processo di fabbricazione è, dunque, scalabile e consente la fabbricazione di superfici ecologiche e durevoli, come confermato sia da test artificiali in laboratorio che da un anno di esposizione alle intemperie naturali a Miami, in Florida, USA, una località con condizioni di deterioramento quattro volte più aggressive rispetto all'Europa. Lo studio è stato ripotato nell’articolo “Capillary-Driven Water Transport by Contrast Wettability-Based Durable Surfaces” (DOI: 10.1021/acsami.3c03840) pubblicato nella prestigiosa rivista internazionale ACS Applied Materials & Interfaces (Impact Factor 10.383, Journal Citation Report (Clarivate Analytics, 2021)).
“Questo lavoro dimostra che le collaborazioni tra accademia e industria permettono raggiungere risultati che abbiano sia alto valore scientifico, come dimostra la pubblicazione sulla rivista ACS Applied Materials & Interfaces, che una reale rilevanza industriale”, ha commentato Luca Stendardo, dottorando presso il Dipartimento di Scienza dei Materiali e primo autore dell’articolo insieme a Theodoros Dimitriadis di FT Technologies.
Da qui alla fine del 2024, all’interno del progetto SURFICE continueranno le attività di ricerca per sviluppare nuovi materiali e dispositivi che permettano di ridurre o controllare la formazione di ghiaccio, con applicazioni legate non solo alla sensoristica, ma anche all’aeronautica e ai sistemi energetici.