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Il rivoluzionario velcro metallico ottenuto con un laser a elettroni

Alcuni ricercatori sono riusciti a creare piccoli uncini su una superficie metallica usando un laser a elettroni. Altrimenti detto, stregoneria pura.
Immagine: TWI Inc. e università di Cambridge.

Se vi siete mai chiesti se gli acceleratori di particelle abbiano un altro scopo oltre la pura ricerca, il Surfi-Sculpt è qui per rispondere alle vostre domande. Come potete vedere in questo video, il processo si basa sul bombardare un pezzo di metallo con singoli elettroni per scolpire piccoli uncini. Il risultato finale è una serie di piccole protuberanze che permettono al metallo di aderire più facilmente agli altri materiali.

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In altre parole, è un velcro metallico.

Per fortuna, il processo non è esattamente un segreto industriale. Anzi, si può far risalire la sua origine, almeno in parte, a un articolo uscito nel 2012 su Physics Procedia. La pressione del vapore derivante dalle collisioni tra il metallo e un laser a elettroni costringe il metallo a sciogliersi in questa forma, creando una sorta di aggancio.

Ma il processo è un po' più complesso del semplice sparare un laser a elettroni (che è composto da un flusso molto sottile di elettroni, anziché fotoni) su un tubo di metallo e vedere che succede. I ricercatori hanno dovuto sperimentare diversi livelli di energia prima di scoprire che, ad alti livelli, l'effetto diventa instabile in fretta. "Ad alte energie, basse velocità e distanze focali ridotte, si genera un surriscaldamento e si perde il campo di temperatura di stato quasi-stazionario," hanno detto gli autori, che lavorano tra l'università di Cambridge e l'azienda TWI.

Un flusso a bassa potenza sembra la chiave per formare gli uncini e allo stesso tempo permettere che si raffreddino senza deformarsi. L'effetto è stato a mala pena visibile in queste condizioni, e il basso livello di potenza ha risentito meno degli effetti delle differenze di velocità. La "serratura" creata da un laser sottile (pensate a un forellino come quello negli interventi chirurgici poco invasivi) è, a ben vedere, la parte più importante. "Sembra che il meccanismo di produzione sia 'condizionato dal foro' e che sia causato dall'impatto diretto del getto di vapore sulla fusione," hanno scritto.

Una volta eseguito correttamente il processo di fabbricazione, i ricercatori sono stati in grado di renderlo automatico.

Il risultato finale di questa ricerca è un materiale Surfi-Sculpt. La TWI è riuscita intanto a replicare con successo la tecnica su diversi metalli, come l'acciaio inossidabile, per esempio. (L'esperimento originale è stato condotto usando il titanio.) Non solo, sono riusciti anche ad applicarlo su oggetti non-conduttori, il che significa che il processo non deve limitarsi ai metalli.

In questo modo, si possono attaccare tra loro materiali insoliti come la plastica e il metallo, tra cui si crea un legale relativamente forte. Questa tecnica, infine, può essere usata per creare piccoli effetti aerodinamici e di filtro. Il tutto senza perdere un certo fascino da stregoneria pura, il segno distintivo di qualsiasi scienza a base di laser molto fighi.

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