Ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) hanno svelato una scoperta rivoluzionaria nel campo della scienza dei materiali, dimostrando che i materiali morbidi, come creme per le mani e gel per capelli, conservano "memorie meccaniche" dal loro processo di fabbricazione per periodi prolungati. Queste sollecitazioni residue possono alterare le proprietà del materiale nel tempo, portando a cambiamenti come una maggiore fluidità delle creme.
Crystal Owens, ricercatrice post-dottorato presso il Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) del MIT, ha sviluppato un metodo innovativo che utilizza un reometro standard per misurare queste sollecitazioni residue in sostanze simili a gel. La sua ricerca, pubblicata su Nature Materials, ha dimostrato che questi materiali sono in grado di ricordare la direzione e la durata della loro miscelazione iniziale, mantenendo tensioni interne che, se rilasciate, riportano il materiale al suo stato precedente. Questa capacità di "ricordare" il processo di produzione è una delle ragioni per cui lotti diversi di prodotti cosmetici o alimentari possono comportarsi in modo differente, anche se sottoposti a processi di fabbricazione apparentemente identici.
La scoperta di Owens ha implicazioni significative per la produzione di materiali morbidi. Comprendere e quantificare queste tensioni nascoste durante la fabbricazione consente alle aziende di progettare prodotti con una maggiore durabilità e prestazioni più coerenti. Ad esempio, la minimizzazione delle sollecitazioni residue nella produzione di asfalto potrebbe tradursi in strade più resilienti e durature. Questo approccio apre la porta a un'ingegneria di precisione dei materiali morbidi, spostando l'industria da metodi empirici di prova ed errore a processi guidati dalla scienza.
Inoltre, la ricerca suggerisce che queste memorie meccaniche possono persistere per giorni, sfidando le ipotesi convenzionali che prevedono una rapida dissipazione delle tensioni interne entro un minuto dal processo di miscelazione. Questa persistenza può spiegare le incoerenze osservate nella consistenza, stabilità e durata di conservazione dei prodotti a base di vetro morbido, nonostante processi di produzione identici. La capacità di ingegnerizzare deliberatamente la memoria meccanica dei materiali morbidi, attraverso modelli predittivi che collegano i valori di stress residuo al comportamento a lungo termine, promette di migliorare la soddisfazione del consumatore e ridurre gli sprechi.
L'interazione tra la struttura amorfa e le sollecitazioni a basso livello apre nuove frontiere nella scienza dei materiali, con potenziali applicazioni che vanno dalla robotica morbida ai dispositivi biomedici. La ricerca di Owens non solo rivela le storie nascoste incorporate in gel, creme e lozioni, ma delinea anche un percorso per migliorare la resilienza dei materiali in settori diversi come la cosmetica e le infrastrutture civili, promettendo innovazioni che avranno un impatto sia nei laboratori che nella vita quotidiana.