Una ricerca portata avanti da CNR-IMEM in stretta collaborazione con CNR-IAS, Dipartimenti di Chimica e Chimica Industriale (DICCI) e Fisica (DiFi) dell’Università di Genova e Dipartimento di Ingegneria Civile Ambientale e Meccanica (DICAM) dell’Università degli Studi di Trento.
Il gruppo di Marco Smerieri del Consiglio Nazionale delle Ricerche ha sviluppato tessuti non tessuti conduttivi, composti da nanofibre ottenute tramite elettrofilatura. I ricercatori hanno utilizzato una combinazione di polimeri, tra cui PEDOT:PSS e PEO, per ottenere strutture sottili, leggere e autoportanti. Questi materiali uniscono conducibilità elettrica, robustezza e resistenza meccanica, qualità essenziali per dispositivi elettronici che devono adattarsi ai movimenti del corpo.
Lo studio, realizzato all’interno dello Spoke 2 dell’ecosistema RAISE, rappresenta un contributo importante allo sviluppo di materiali innovativi per l’elettronica indossabile: ha introdotto una nuova classe di materiali conduttivi sostenibili, pensati per applicazioni flessibili e a contatto con il corpo umano, come sensori e dispositivi per la riabilitazione.
Le nanofibre sono state sottoposte a un trattamento termico per migliorarne le prestazioni. Le analisi elettriche e meccaniche hanno evidenziato un netto aumento della conducibilità e della resistenza del materiale. I test hanno inoltre confermato la capacità delle fibre di mantenere stabilità e prestazioni anche in configurazioni sottili e flessibili, qualità che favoriscono l’integrazione in dispositivi indossabili.
Accanto agli aspetti tecnologici è stata dedicata grande attenzione all’impatto ambientale dei nuovi materiali. Il team ha condotto una serie di test ecotossicologici su organismi acquatici, tra cui batteri, alghe e piccoli crostacei, per simulare il possibile rilascio dei materiali negli ecosistemi naturali. Gli esperimenti hanno coinvolto sia organismi d’acqua dolce sia specie marine, un ambito ancora poco esplorato per questa classe di materiali.
I risultati rivelano un quadro incoraggiante: le nanofibre conduttive presentano una buona compatibilità ambientale e non hanno prodotto effetti tossici significativi sugli organismi testati. Questo approccio ha permesso di integrare, fin dalle prime fasi della ricerca, la valutazione della sostenibilità, un elemento sempre più centrale nello sviluppo di nuovi materiali tecnologici.
Il lavoro ha così costruito un ponte tra l’innovazione dei materiali e la responsabilità ambientale. L’approccio multidisciplinare ha combinato scienza dei materiali, ingegneria dei sensori ed ecotossicologia, offrendo una visione completa del ciclo di vita dei materiali e del loro potenziale impatto.
La realizzazione di un prototipo di guanto sensorizzato destinato alla riabilitazione motoria ha messo in luce il potenziale applicativo di queste nanofibre. Il dispositivo integra sensori di pressione, basati sulle fibre conduttive sviluppate dal gruppo di ricerca. Durante le prove sperimentali, il guanto ha registrato movimenti e pressioni con misurazioni affidabili e precise, aprendo la strada a strumenti utili al monitoraggio dei percorsi riabilitativi e alle tecnologie assistive.
I ricercatori hanno indicato alcune direzioni per gli sviluppi futuri. Nuovi studi potranno migliorare la stabilità dei sensori in condizioni d’uso prolungate, ampliare i test in diversi scenari applicativi e affrontare le sfide legate alla produzione su larga scala di tessuti conduttivi elettrofilati. Ulteriori ricerche potranno integrare nuove funzionalità nei dispositivi e approfondire l’analisi degli effetti ambientali nel lungo periodo.
“Nell’ecosistema RAISE abbiamo potuto sviluppare un materiale funzionale, versatile e innovativo”, spiega Marco Smerieri, coordinatore dell’attività, “adatto ad essere impiegato come sensore di pressione indossabile, non invasivo, utile in contesti diversi, dalla medicina alla riabilitazione, alla protesica, fino alla robotica. RAISE ci ha permesso di sviluppare e studiare questo materiale, partendo da zero, fino alla realizzazione di un prototipo di guanto sensorizzato, testato in laboratorio. L’approccio multidisciplinare è il vero valore aggiunto del progetto: abbiamo unito lo studio delle proprietà meccaniche di questi nuovi materiali e l’analisi del loro impatto ambientale. I risultati fin qui ottenuti ci permettono di considerare questi materiali anche come sensori di temperatura indossabili e conformabili. Stiamo inoltre finalizzando la registrazione di un brevetto per proteggerne l’utilizzo in un contesto più ampio. Questa tecnologia, infatti, apre la strada allo sviluppo di sistemi sensorizzati più complessi, come una pelle artificiale sensorizzata elettronicamente (e-skin), in grado di misurare in tempo reale diversi tipi di stimoli sensoriali tattili.
Vorrei ringraziare le colleghe Veronica Piazza e Chiara Gambardella del CNR-IAS, Maria Pantano dell’Università di Trento e i colleghi Dario Cavallo e Roberto Spotorno dell’Università di Genova, che con tenacia e impegno hanno collaborato per ottenere tali importanti risultati”.
