Nel magico mondo dei materiali funzionali c’è uno spazio enorme di ricerca. Dai metalli ai polimeri fino alle ceramiche, tutti possono rispondere a uno stimolo particolare, che sia luminoso, elettrico, chimico, fisico o termico, ma esiste anche il grande settore che studia i trattamenti di funzionalizzazione. In questo caso si modificano le proprietà dei materiali in modo da ottenere proprietà innovative. Un campo così trasversale trova poi innumerevoli applicazioni in svariati campi: nel biomedicale, nell’elettronica, nella moda e design, nell’architettura, nell’illuminazione, ecc.

Nei laboratori del dipartimento di Chimica, materiali e ingegneria chimica “Giulio Natta” del Politecnico di Milano sono specializzati nella funzionalizzazione dei materiali, dei metalli in particolare, rendendoli anticorrosivi, per ridurne l’usura e autopulenti. “Siamo partiti con l’ossido di titanio per sviluppare una serie di materiali anti-inquinamento  e autopulenti, ma anche per allungarne il più possibile la durata naturale e la vita di servizio spiega Maria Vittoria  Diamanti, professore associato del Politecnico di Milano specializzata in scienza e tecnologia dei materiali. Nasce dal suo laboratorio l’idea di creare gioielli in titanio anodizzato, cioè colorati con colori strutturali quindi non verniciati, ma con colori di interferenza presentati anche alla Triennale qualche anno fa.

“Sono trattamenti di superficie, che possono nascere dal metallo stesso oppure facendoli aderire al metallo con un film sottile che interagisce con la luce e fa apparire un colore, come avviene per le bolle di sapone. Basta cambiare lo spessore della pellicola per ottenere un colore diverso”, spiega Diamanti.

La ricerca sui colori strutturali ha molti seguaci, sia tra i ricercatori che tra le aziende, allo scopo di ottenere plastiche colorate senza pigmenti che ne limitano il riciclaggio, o alcuni casi sono tossici.  Come è già accaduto  per il geco e il fiore di loro, anche la farfalla morfo blu turchese  è fonte di ispirazione. Il colore delle sue ali infatti cambia a seconda dell’inclinazione con cui la si guarda. “Si tratta  – continua Diamante – di un colore strutturale dato da nanostrutture molto particolari che per una questione geometrica interagiscono con la luce e fanno apparire un colore. Questa è quindi una strada per ottenere effetti cromatici attraverso una modifica strutturale morfologica, senza l’aggiunta di pigmenti o additivi chimici che possono avere un impatto sull’ambiente.

I trattamenti biomimeticio bioispirati, ovvero che riprendono e replicano ciò che già esiste in natura, è un settore molto in movimento perchè gli spunti sono infiniti. NextMaterials  srl è per esempio uno spin-off affiliato al Consorzio Interuniversitario per la Scienza e Tecnologia dei Materiali (Instm), con stretti legami con il mondo della ricerca universitaria nel campo dei materiali, delle finiture e delle tecnologie connesse.

“I trattamenti biomimetici rappresentano una nuova frontiera nel campo dei dispositivi biomedicali impiantabili. Ricorrendo a tecnologie quali l’ossidazione anodica, la deposizione catodica, l’attivazione plasma e la deposizione di film sottili via sol-gel è oggi possibile migliorare le proprietà di biocompatibilità, osteointegrazione, antibattericità, adesione cellulare di svariati dispositivi biomedicali, quali impianti dentali osteointegrati, stent, protesi ortopediche e mezzi di osteosintesi”.

Tra gli ultimi spin off nati prendendo come modello le piante carnivore – che hanno all’interno una parte molto scivolosa per cui niente rimane loro appiccicato sopra – è sorto al Mit di Boston .  “L’idea è di produrre tubetti e dispenser che si svuotano completamente senza lasciare residui – racconta Diamanti -. Con risvolti industriali notevoli,  visto che ora si sta pensando di utilizzarli anche come sistema anti-ghiaccio  sia per le ali degli aerei sia nei congelatori”.

Altro grande settore è quello dei materiali funzionali che rispondono agli impulsi elettrici. I più noti, perchè considerati i dispositivi del futuro,  sono i memristori (in inglese memristor, unione di memoria e resistore) teorizzati sin dal 1971 da parte di Leon Chua dell’Università di Berkeley. “Si tratta di materiali che cambiano la propria resistenza a seconda dell’impulso elettrico e che permettono di scalare ulteriormente le dimensioni dei chip. Sono minuscoli e a bassissimo consumo e aprono a una nuova generazione di memorie e di potenze di calcolo. Siamo nel campo dei sistemi adattivi, che come le nostre sinapsi, imparano e modificano il comportamento su ciò che è accaduto in passato.”

Un mondo infinito quello dei materiali funzionali  che ci proietta direttamente nel futuro.