Partiamo innanzitutto dal termine non proprio usuale: il prefisso “meta” deriva dal greco ed è usato in molte lingue, solitamente con il significato di “oltre” per indicare qualcosa che va al di là della propria stessa categoria. In questo caso (per i metamateriali) viene adottato per indicare composti artificiali che hanno caratteristiche che vanno “oltre” i materiali di uso comune, anzi che hanno caratteristiche “insolite”.

Il termine è stato inizialmente riservato a materiali dotati di peculiari proprietà elettromagnetiche, ma con il progredire della ricerca tecnologica ad inizio secolo sono stati sviluppati materiali con caratteristiche “insolite” legate alla trasmissione del suono e, per estensione, all’assorbimento dei rumori. Entrare nel dettaglio è impossibile in poche righe e con ogni probabilità al di sopra delle competenze di chi scrive, ma basti sapere che l’addictive manufacturing, più conosciuto come prototipazione rapida, si è talmente evoluto che permette di costruire strutture di forma estremamente complessa su scala nanometrica.

Indice:

Come possono essere utilizzati (pag.2)
Come il materiale influenza le prestazioni (pag.2)
Le possibili applicazioni nel settore moto (pag.3)
L'opportunità nascosta (pag.3)

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Come possono essere utilizzati

Queste microstrutture possono essere realizzate in modo da arrivare a cambiare i valori di densità e altre caratteristiche come il modulo di compressibilità e la chiralità del materiale base: ancora una volta, senza entrare nel dettaglio si è scoperto che variando queste caratteristiche secondo precisi parametri si possono ottenere strutture in grado di impedire la trasmissione di onde sonore: letteralmente l’energia sonora viene assorbita dalla struttura stessa. È importante fare presente che queste caratteristiche non dipendono dalla chimica dell’elemento di partenza ma dalla forma, anzi dalle microforme che si riescono a progettare e realizzare.

Come il materiale influenza le prestazioni

Ora questo risultato può apparire una speculazione accademica, in realtà il progresso scientifico è stato tale da dare a questi metamateriali ricadute pratiche particolarmente appetibili anche nel settore aeronautico ed automotive. Come sappiamo, i requisiti di omologazione sempre più stringenti interessano anche il rumore emesso dei veicoli, inoltre tutti i dispositivi di sicurezza ed antinquinamento comportano un aumento notevole degli ingombri e del peso dei veicoli, e ciò vale per le auto ma anche per le moto, e più peso significa maggiori consumi ed emissioni e minori prestazioni. Ebbene, l’ultima generazione di questi metamateriali sembra essere di aiuto proprio in questi campi.

Una piccola parentesi: non bisogna fare l’errore di pensare che tutto il rumore emesso da un veicolo esca dall’impianto di scarico, percentuali non trascurabili provengono dall’impianto di aspirazione e dalla carcassa stessa del motore. Tutte queste fonti si sommano per creare il rumore complessivo del veicolo, quello che viene misurato in sede di omologazione. C’é il rumore piacevole, quello che gratifica l’orecchio dell’appassionato, e il rumore “accessorio”, che disturba e basta e che i progettisti cercano di abbattere; e se è vero che esistono da decenni materiali fonoassorbenti di larga diffusione sulle automobili e in parte adottati anche sui motocicli, questi hanno il problema che occupano tanto spazio e si fanno sentire anche sulla bilancia.

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Le possibili applicazioni nel settore moto

I metamateriali si rivelano invece dotati di due grandi qualità: a seconda del disegno della struttura con cui vengono realizzati sono in grado di bloccare determinate lunghezze d’onda (quelle del rumore accessorio) con schermi protettivi piccoli e soprattutto leggerissimi.

Ora, non è che ci troviamo davanti ad una rivoluzione, perchè è vero che questi metamateriali sono già utilizzati in aeronautica e sono in fase di sperimentazione nel settore auto, ma vengono sviluppati principalmente per isolare l’abitacolo dal rumore del motore, dai fruscii aerodinamici e dal rotolamento degli pneumatici, tutte cose che non interessano le due ruote.

È innegabile però che le possibili applicazioni nel settore moto sono evidenti: ad esempio, leggeri pannelli inseriti nella carenatura e nel telaio per assorbire il rumore “accessorio” del motore, o impianti di aspirazione e scarico conformati in modo da assorbire le frequenze armoniche rilevate in sede di omologazione lasciando il motore libero di cantare ai regimi più alti.

L'opportunità nascosta

Ci sono poi altre applicazioni su cui si sta già lavorando: i metamateriali si rivelano eccellenti per assorbire anche un diverso fenomeno oscillatorio, ovvero le vibrazioni. Sono queste oscillazioni di tipo meccanico che producono rumore, logorano la meccanica e inficiano il comfort di guida. Da ultimo, e parliamo di sviluppi recentissimi, diversi team di ricerca stanno cercando (e pare abbiano trovato) applicazioni dei metamateriali nel campo degli indumenti protettivi in grado di assorbire l’energia ricevuta in forma impulsiva in caso di incidente per poi trasmetterla in maniera graduale verso il corpo. In questo campo la ricerca è solo agli inizi, ma la strada è già tracciata.

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