Bolle a miliardi

Se il classico film degli anni '60 La laurea sono stati rifatti oggi, Benjamin potrebbe ricevere due parole di consiglio invece di una: plastica microcellulare. Questi materiali polimerici, permeati da bolle di diametro inferiore a 50 micron, sono resistenti, leggeri e possono essere realizzati con caratteristiche notevolmente sottili che suggeriscono tutti i tipi di usi. Ora le persone devono solo capire quale di loro realizzare per primo.

Le plastiche microcellulari (MCP) sono un'idea di Nam Suh, capo del dipartimento di ingegneria meccanica del MIT, che ha inventato il processo per realizzarle nel 1979. L'idea è stata innescata da una domanda posta durante il pranzo da un dirigente della Eastman Kodak che stava cercando di ideare un modo per la sua azienda di ridurre la quantità di plastica utilizzata nei loro prodotti, e quindi ridurre i costi di produzione, senza sacrificare le proprietà fisiche, ricorda Suh. Il risparmio potrebbe essere notevole, dato che la plastica espansa è ampiamente utilizzata per imballaggi, isolamento termico, imbottitura e stoviglie usa e getta, tra gli altri articoli. Suh ha suggerito rapidamente di introdurre bolle microscopiche nel polimero per ridurre la quantità di materiale utilizzato.

Questa storia faceva parte del nostro numero di gennaio 1998

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L'idea è stata facile, ricorda. La parte difficile è stata capire come realizzarlo.

Aiutato da diversi studenti del MIT, Suh si è imbattuto in una tecnica che prevedeva la miscelazione di gas con plastica liquida ad alta pressione e quindi l'abbassamento improvviso della pressione per formare bolle (chiamate anche vuoti o celle) che si distribuivano uniformemente in tutto il materiale. L'approccio di Suh ha creato bolle molto più piccole e più dense rispetto al metodo convenzionale di aggiunta di particelle di impurità alle particelle di fusione del polimero che creano discontinuità nel polimero, che a loro volta danno origine a vuoti. Il numero di vuoti che puoi fare in questo modo è limitato dal fatto che non puoi aggiungere troppe impurità senza rovinare il materiale originale, spiega Suh. Inoltre, i vuoti nelle plastiche espanse convenzionali hanno tipicamente un diametro di almeno 200 micron.

Suh ha brevettato il suo processo nel 1984, ma ha sospeso il lavoro sugli MCP fino al 1988, quando è tornato al MIT dopo aver prestato servizio per quattro anni come assistente alla regia presso la National Science Foundation.

Suh sostiene che i produttori di molti, se non la maggior parte, di prodotti in plastica potrebbero risparmiare materiali e denaro utilizzando gli MCP. Poiché i minuscoli vuoti sono così fitti (dell'ordine di 10 miliardi di celle per centimetro cubo), gli MCP utilizzano molto meno materiale rispetto alla plastica espansa convenzionale. In poche parole, contengono una proporzione maggiore di spazi vuoti. Possiamo ridurre i costi del materiale dal 10 al 95 percento, a seconda dell'applicazione, osserva Suh. E utilizzando complessivamente meno materiale, è necessaria meno energia per la produzione e ci saranno meno rifiuti da smaltire o riciclare in seguito. Inoltre, secondo Matt Pallaver, vicepresidente esecutivo di Trexel, Inc., una società costituita nel 1994 per sviluppare usi commerciali per i nuovi materiali, gli MCP sono in grado di resistere meglio delle plastiche convenzionali a rotture, frantumazioni, affaticamento e basse temperature. (Trexel è il successore di Axiomatics, un'azienda fondata da Suh nel 1983 per realizzare strumentazione per l'industria della lavorazione delle materie plastiche.)

Una grande area per noi è lo sviluppo di nuovi prodotti sottili: schiume di plastica sottili come la carta, dice. Questi potrebbero essere usati, ad esempio, come rivestimenti per cavi di comunicazione dati. Non puoi usare schiume convenzionali per questo perché le cellule stesse sono più grandi della cosa che stai cercando di fare, spiega.

Trexel sta ora lavorando con i principali produttori di materie plastiche per sviluppare almeno 18 diverse applicazioni per il materiale. I rappresentanti di Trexel non sono in grado di discutere i dettagli di questi progetti per motivi proprietari, ma affermano che le applicazioni che stanno esplorando includono parti automobilistiche, tubi, alloggiamenti isolati per cavi e fili, materiali da costruzione, contenitori (come bottiglie e lattine) e-at i piatti e le tazze usa e getta di fascia bassa. Stiamo ancora cercando di capire nuove applicazioni, dice Pallaver.

Con la scoperta di nuovi usi per la plastica ogni giorno, aggiunge Chul Park, un ingegnere meccanico dell'Università di Toronto che ha lavorato con Suh al MIT, gli MCP hanno più potenziale di mercato di quanto le persone possano immaginare.

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