BARI - Dall’attrito all’adesione: il contatto microscopico tra due superfici è un gigantesco campo di esplorazione ad alto contenuto tecnologico. Il Politecnico di Bari, nel «Dipartimento di eccellenza» di Meccanica, Matematica e Management (Dmmm) ha aperto il nuovissimo laboratorio di Tribodinamica, una materia che combina la Tribologia, la scienza dell’attrito e dell’usura dei materiali, e la Dinamica, che studia il moto dei corpi e le loro vibrazioni.
«Un connubio che diventa assolutamente innovativo nelle prove di adesione di superfici microstrutturate - dice il 34enne Antonio Papangelo, professore associato di Progettazione meccanica e Costruzione di macchine al Politecnico e responsabile del laboratorio – in cui ci poniamo l’obiettivo di regolare la forza di distacco mediante micro-vibrazioni ad alta frequenza». Per rendere più chiaro l’oggetto di ricerca spiega: «In natura esistono esempi formidabili per il controllo rapido dell’adesione superficiale e quello più spettacolare è il geco, che è in grado di far aderire e staccare le sue zampette in pochi millisecondi e che ancora oggi è fonte di ispirazione per molti studiosi che si occupano di Tribologia».
ERC STARTING GRANT - Con la ricerca «Surface», il prof. Papangelo ha vinto nel 2021 il prestigioso finanziamento Erc-Starting Grant del Consiglio Europeo della Ricerca, tra i più autorevoli bandi competitivi per la ricerca di frontiera che viene assegnato agli studiosi che si distinguono per eccellenza del progetto, intraprendenza, leadership, innovazione, collaborazione internazionale e indipendenza scientifica. Quest’anno Erc ha nuovamente premiato il Politecnico barese (unico Ateneo al Sud con l’Orientale di Napoli) grazie al progetto «RoboFluid» del prof. Vito Cacucciolo che, sempre nel Dipartimento Dmmm, creerà con 1,5 mln «un laboratorio che ambisce ad essere tra i leader mondiali nella ricerca su materiali intelligenti, robotica soft e indossabile».
IL LABORATORIO - Tutto ruota attorno al sistema di micro-fabbricazione laser, attrezzatura da 400mila euro di cui esistono pochi esemplari in Italia. Il laser è in grado di micro-fabbricare campioni in materiale polimerico (come plastiche, siliconi, hydrogel) o biologico mediante la polimerizzazione di resine fotosensibili e con una risoluzione fino a 200 nanometri, ossia un quinto di un millesimo di millimetro, che lo rende un migliaio di volte più preciso di una stampante 3D.
L’altissima definizione serve a suddividere il punto contatto (contact-splitting) in una miriade di micropunti chiamati «pillars», di opportuna forma e dimensione per migliorare l’aderenza tra le superfici. Al microscopio digitale si lavora ad altissima tecnologia su un piccolo universo che svela forme e strutture di dimensioni infinitesimali. Prove di contatto e distacco, con vibrazioni che hanno un’ampiezza di qualche decina di micron e durano qualche millesimo di secondo, mostrano come reagiscono i materiali e come funziona l’aderenza tra le superfici. Fra le possibili applicazioni, ci sono lo sviluppo di nuovi sistemi di manipolazione per robot collaborativi che interagiscono con noi attraverso terminazioni soffici e di natura polimerica in contesti di produzione e logistica industriale, o pad adesivi per la locomozione di piccoli robot.
IL TEAM - Il progetto Surface ha durata di 5 anni ed è stato premiato con 1,5 mln, di cui una parte è stata investita per allestire il laboratorio di Tribodinamica e finanziare il team internazionale che cerca nuovi talenti oltre a Goffredo Giordano (post-doc) e ai 3 dottorandi Ali Maghami, Nazari Roohollah, Amir Ghasemkhani. Nel gruppo c’è il prof. Michele Ciavarella, ordinario di Progettazione Meccanica e Costruzione di Macchine, con una trentennale esperienza nel campo della Tribologia.
«Per le sue caratteristiche e finalità, il laboratorio si inserisce perfettamente nel programma di sviluppo del Dmmm – commenta il direttore Giuseppe Carbone – che anche per questo quinquennio ha ottenuto il riconoscimento di ‘Dipartimento di eccellenza’ dal ministero dell’Università e della Ricerca e che contempla Transizione industriale, Materiali avanzati e Tecnologie per l’aerospazio».
PROSPETTIVE - «Studiamo il contatto tra materiali polimerici e contro-superfici da maneggiare o spostare. L’idea è regolare le forze di contatto tramite vibrazioni e l’obiettivo è realizzare superfici con proprietà adesive regolabili. Vorremmo aprirci a collaborazioni pubblico-privato perché le nostre attività possono interessare aziende e startup ad alto contenuto tecnologico nella robotica e nei settori manifatturiero e bio-sanitario, ma nel frattempo – spiega il prof. Papangelo – abbiamo un progetto Prin con il Dipartimento di Bioscienze, Biotecnologie e Biofarmaceutica dell’Università di Bari».
