La fisica dello strappo

La ricerca nel campo dell’inutile può a volte produrre risultati veramente utili, un team internazionale di ricercatori ha recentemente rivelato il mistero che si cela dietro al
perché il nastro adesivo si strappa in un determinato modo, ci si aspetta che le loro scoperte saranno particolarmente utili nel campo delle micro e nanotecnologie.

La situazione può sembrare familiare: state incartando un regalo per un vostro amico, con una mano tenete il foglio di carta per evitare che scivoli via, mentre con l’altra mano tentate
di staccare un pezzettino di nastro adesivo. Poi, proprio mentre ci siete quasi risusciti, l’ultimo pezzettino di nastro si strappa, costringendovi a cercare di recuperarne l’estremità
con le unghie, mentre cercate in ogni modo di evitare che il pacco si scarti.

Credeteci o no, ma questa scena frustrante è ora il tema di alcune ricerche importanti condotte da scienziati del Centro nazionale francese della ricerca scientifica (CNRS),
dell’Università di Santiago in Cile e del Massachusetts Institute of Technology (MIT) negli USA. Il loro lavoro, pubblicato su Nature Materials, spiega la fisica sottostante a quello che
loro chiamano il «wallpaper problem» («problema della carta da parati«).

«Avete deciso di cambiare la carta da parati della vostra camera da letto e allora dovete togliere la vecchia carta dalle pareti. Sperate che il foglio venga via in un’unica striscia fino
al pavimento, invece si strappa a formare un triangolo e siete costretti a ricominciare tutto daccapo,» spiega Pedro Reis, uno degli autori dell’articolo e insegnante di matematica
applicata al MIT.

Per meglio capire la ragione per cui questo accade, i ricercatori hanno sviluppato un sistema all’interno del quale condurre esperimenti di strappo controllati. Il sistema consiste
nell’incollare su una superficie del nastro adesivo in cui sono stati applicati due taglietti in modo da creare una linguetta, e successivamente tirare la linguetta con un movimento fermo. I
ricercatori hanno registrato le forme degli strappi ottenuti e le forze meccaniche per nastri adesivi con caratteristiche adesive e meccaniche diverse. I fisici hanno trovato che questi strappi
sono generalmente di forma triangolare.

Il team ha anche scoperto come questi strappi si creano. Tirando il natro adesivo, si accumula energia nella piega che si forma lì dove il nastro si stacca dalla superficie. Il nastro
può rilasciare questa energia in due modi: staccandosi dalla superficie oppure assottigliandosi.

Gli scienziati sono riusciti a differenziare tre tipi diversi di caratteristiche dei materiali adesivi: la loro elasticità, la loro energia adesiva (quanto forte aderisce l’adesivo alla
superficie) e l’energia di frattura (quanto è difficile da strappare). I ricercatori hanno messo insieme una formula che permette di determinare queste caratteristiche in base al loro
rapporto con le altre due e ad una semplice misurazione dell’angolo del triangolo.

Ci si aspetta che i risultati della loro ricerca avranno importanti ripercussioni sulla tecnologia dei materiali. Ad esempio, gli ingegneri sarebbero in grado di calcolare una delle tre
caratteristiche conoscendo le altre due. Questo potrebbe risultare estremamente utile per lo sviluppo di nastri ultrasottili, che rappresentano l’elemento base in molti micro o nanosistemi.
Questi nastri, le cui caratteristiche sono difficili da gestire, sono già entrati a far parte della nostra vita quotidiana sotto forma di sensori antishock negli airbag o di microspecchi
nei videoproiettori di seconda generazione.

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