Pirelli e l'Università Bicocca creano una mescola sicura ed efficiente

Un nuovo brevetto dell'Università di Milano-Bicocca e di Pirelli apre la strada alla produzione di supergomme, più sicure, efficienti e durature

18 giugno 2015 - 18:35

Se la copertura è dura ha un grip minore ma consuma di meno e resiste di più all'usura, se è aderente si consuma prima e peggiora l'efficienza. Si tratta di un cerchio difficile da quadrare ma questa nuova mescola fa un passo in avanti nella direzione di soddisfare requisiti antitetici.

LA NOSTRA AMICA SILICE – Gli pneumatici contengono molti additivi e uno dei più “antichi” è il nerofumo, la cui presenza nella mescola migliora la resistenza all'abrasione e, nello stesso tempo, l'aderenza. Aumentarne la quantità oltre un certo limite porta però ad un aumento del peso e della resistenza al rotolamento. Un altro additivo, la Silice, ha reso possibile un sensibile miglioramento nella resistenza al rotolamento, rispetto all'impiego del solo nerofumo, senza compromettere la resistenza all'usura e la tenuta di strada. Per capire come questo sia possibile occorre parlare dell'isteresi, una proprietà che riguarda molti materiali sottoposti a sollecitazioni di compressione ed estensione periodiche. Pensiamo ad una molla d'acciaio, il materiale della quale ha una struttura regolare di atomi la cui posizione relativa non cambia durante le sollecitazioni: il suo attrito interno è perciò minimo e quindi questa molla compressa riuscirà a restituire in maniera praticamente totale, quando sarà libera di ritornare alla forma iniziale, l'energia spesa durante la compressione.

SI FA PRESTO A DIRE ISTERESI – Se mettessimo sotto il microscopio un elemento in gomma vedremmo un panorama ben diverso, costituito da un intrico di lunghi polimeri attorcigliati. L'insieme è sicuramente elastico (la gomma è famosa per questo) ma se avessimo speso una certa energia per comprimerlo ne recupereremmo solo una parte – questo fenomeno è l'isteresi – durante l'espansione perché la gomma dissipa al suo interno una parte non trascurabile dell'energia ricevuta. La resistenza al rotolamento è collegata principalmente alla deformazione della copertura nel punto di contatto con l'asfalto: si tratta di deformazioni ampie ma a bassa frequenza (una ruota gira a centinaia di giri al minuto) e in questo caso l'isteresi dev'essere bassa per dissipare – la copertura si scalda per questo – meno energia possibile. L'aderenza è invece legata alle microdeformazioni del battistrada a contatto con le asperità dell'asfalto: si tratta di fenomeni ad alta frequenza e, in questo caso, è vantaggiosa una grande isteresi perché il battistrada “copia” meglio le irregolarità dell'asfalto, dato che ogni suo elemento tende a non rimbalzare. La “magia” della Silice (ossido di Silicio, SiO2) è l'avere, rispetto al nerofumo, un'isteresi maggiore alle alte frequenze e minore alle basse, cosa che migliora sia la resistenza di rotolamento sia il grip.

ALLUNGATE È MEGLIO – Non è però finita qui, perché le proprietà delle gomme dipendono anche dalla forma delle particelle di Silice (stiamo parlando di scale nanometriche) ed è qui che subentra il brevetto congiunto Pirelli Università di Milano-Bicocca. Le due firme (ha contribuito anche l'Università di Praga) hanno infatti creato una mescola nella quale le particelle di silice hanno forma allungata, cosa che porta vari miglioramenti. La mescola è frutto di uno studio durato tre anni e realizzato nell'ambito delle attività del dottorato di ricerca in Scienza e Nanotecnologia dei Materiali dell'Ateneo milanese, che fa parte del CORIMAV (COnsorzio per le RIcerche sui Materiali Avanzati). Il gruppo di ricerca per Università di Milano-Bicocca è formato dal Professor Roberto Scotti, dai ricercatori Barbara Di Credico e Massimiliano D'Arienzo, coordinati dalla professoressa Franca Morazzoni, in collaborazione con i ricercatori del gruppo R&D di Pirelli Tyre, diretti da Thomas Hanel. La Silice oblunga aumenta la tenacità delle gomme, aderendo meglio ai polimeri ed aumentando la quantità di gomma “intrappolata” tra le nanoparticelle; l'effetto è un rinforzo di più del 5 % (migliorano quindi la resistenza sia all'usura sia all'abrasione) ed una parallela diminuzione del consumo di carburante.

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