Un innovative soluzione chimica applicabile alle infrastrutture consente di misurare lo stress meccanico attraverso la luminescenza
L’esigenza di ridurre il nostro consumo di suolo ci impone un’attenzione sempre maggiore nel preservare e recuperare il patrimonio già costruito. Ma le sollecitazioni e l’usura, conseguenza dello stress meccanico subito dalle infrastrutture, non sempre sono visibili ad occhio nudo; i danni più gravi solitamente sono quelli interni che possono anche provocare il collasso della struttura stessa. La soluzione potrebbe arrivare dall’Università di Tohoku dove un gruppo di ricercatori ha sviluppato un innovativo materiale in grado di rispondere agli stimoli meccanici registrando la storia dello stress meccanico delle infrastrutture, attraverso un effetto luminescente.
L’effetto “afterglow”
Chiamato anche afterglow, l’effetto luminescente permette ai ricercatori di quantificare il livello di stress meccanico delle infrastrutture, osservando il cambiamento nel bagliore nel materiale applicato.
“Ciò che rende il nostro materiale davvero innovativo è che funziona senza alimentazione elettrica, apparecchiature complesse o osservazione sul posto e si combina facilmente con la tecnologia IoT”, sottolinea Chao-Nan Xu, professore dell’Università di Tohoku e corrispondente autore dello studio.
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Il primo problema che i ricercatori hanno dovuto affrontare ha riguardato il recupero delle sollecitazioni meccaniche passate a cui è stata sottoposta la struttura. Molti materiali meccanoluminescenti infatti mostrano il “bagliore” solo se stimolati meccanicamente, di conseguenza la luminescenza potrà essere osservata solo al momento della sollecitazione meccanica e non si potrà ricostruire la storia degli stimoli passati.
Dopo aver testato vari materiali, i ricercatori hanno optato per un metodo semplice ed ecologico utilizzando Litio, Sodio, Diossido di niobio (LNNO). Il Materiale ottenuto offriva la capacità di registrazione meccanica, il che significa che poteva recuperare anche eventi di stress passati.
La soluzione viene applicata come rivestimento sulla superficie di un oggetto, irradiando a quel punto la struttura con un fascio luminoso, il materiale mette in evidenza i punti di stress, consentendo di misurarli attraverso telecamere e sensori.
Lo studio ha dimostrato che l’immagine dell’afterglow corrisponde quantitativamente ai risultati ottenuti attraverso l’analisi con tecnologie diagnostiche fisiche. Inoltre, la ricerca ha confermato che l’LNNO conserva queste informazioni sullo stress anche dopo un periodo di cinque mesi.
L’obiettivo della ricerca dell’Università Tohoku sarà duplice: ridurre i tempi per ottenere una diagnosi ed ovviare alla carenza di manodopera specializzata.
I dettagli dei risultati sono stati pubblicati sulla rivista Applied Physics Letters il 25 aprile 2024.
