Innovazioni nell'interfaccia tra biologia e tecnologia

La cosiddetta "biologizzazione" dell'industria fino a prodotti correlati e modificati e metodi di produzione sta procedendo a passi da gigante. Lo scopo è quello di sostituire i materiali sinora utilizzati con materiali nuovi e compositi. Ma anche l'aspetto della scarsità di risorse ha un ruolo importante. Chi è in grado di creare nuove opportunità e ha da offrire innovazioni sarà senza dubbio tra i vincitori nei prossimi decenni.

Il tema della mobilità elettrica e della produzione di auto è in genere uno dei motori dello sviluppo. Elementi strutturali stabili, sicuri nel tempo e leggeri garantiscono che nuove automobili (elettriche) possano conquistare il mercato. I progettisti devono affrontare il compito di sostituire parti metalliche spesso ancora piuttosto pesanti con plastica e compositi per ridurre il peso e in modo da ottenere una copertura.

Come effetto collaterale evidente è la produzione di auto con un migliore bilancio di CO2 e un "Carbon Footprint" fortemente ridotto. E ciò vale non solo per l'industria automobilistica, ma ancora di più per l'industria aeronautica. Ci sono piastre organometalliche, che vengono utilizzate come parti piastriformi o termicamente deformabili. Questi materiali sono composti di fibre sintetiche: vetro, fibre di carbonio e aramidiche sono collegate ai materiali termoplastici.

L'Università Tecnologica di Dresda ha sviluppato alternative materiali derivanti da matrici di biopolimeri, che sono state integrate in una struttura in fibra naturale. I materiali risultanti sono basati completamente su materie prime rinnovabili e presentano alcune proprietà addirittura migliori rispetto ai materiali utilizzati in precedenza: Essi non solo hanno un peso inferiore, non si scheggiano, non formano eventuali linee di discontinuità taglienti, ma smorzano anche le vibrazioni, agiscono in modo fonoassorbenti e possono tutto sommato anche vantare di bilancio energetico significativamente migliore.

Per quanto riguarda la sostenibilità queste e sostanze simili sono per molti aspetti avanti. Una netta differenziazione e, quindi, un ottimo ritorno nei cicli dei materiali, li rendono nettamente vincitori rispetto ai prodotti convenzionali. Un forte riciclaggio alla fine del ciclo di vita del prodotto era scarso con i prodotti esistenti.

Le alghe appaiono essere una risorsa particolarmente interessante. Un coltivazione molto semplice, collegata a una rapida crescita e un elevato legame di CO2 rende questa fonte naturale di materie prime un veicolante composito eccitante. Attualmente questi alginati sono utilizzati principalmente per scopi medici. Il più grande problema è la composizione abbastanza altalenante delle alghe - una produzione di alginati di elevata purezza, soprattutto di una qualità definita, sarebbe quindi il passo decisivo in avanti. Se si riesce a realizzare ciò perfettamente, possono essere realizzate medicazioni su scala industriale, in cui queste fibre vengono lavorate su macchine tessili. Diversi gruppi di ricerca dal 2013 stanno lavorando per raggiungere l'ottimizzazione richiesta di nuove biotecnologie.

Un potente composto: calcestruzzo tessile con nuove proprietà

Ulteriore assorbimento delle forze di trazione e flessione attraverso tessuti e metodi compositi

Componenti prefabbricati innovativi, strati sottili di calcestruzzo soprattutto in ristrutturazioni e nuove possibilità di progettazione in costruzioni sono offerti dal calcestruzzo tessile nelle sue molteplici varianti. In questo modo si cambia il potenziale e le opzioni per la progettazione con materiali tradizionali. Rispetto alla classico armatura di rinforzo tessile un grande vantaggio è che non si corrode. Il desiderio di edifici sempre più sostenibili con sempre meno materiale fine ha portato allo sviluppo di questi compositi, che combinano le caratteristiche positive dei vari materiali.

Lo stato della tecnica con rinforzo di acciaio necessita uno spessore minimo di 30 cm e non è in grado di accomodare la trazione. Un design moderno e lavorazione del calcestruzzo è necessario con altri elementi di rinforzo. Calcestruzzo tessile - noto anche come rinforzo di carbonio - è un materiale composito costituito da una potente matrice minerale e un rinforzo tessile incorporato.

Presupposto per il funzionamento del materiale è un buon legame tra il rinforzo tessile e la matrice cementizia. Pertanto, per il calcestruzzo tessile sono utilizzati fluidi molto fini con una dimensione delle particelle di 5 mm. Grazie alla combinazione di queste due componenti, possono essere determinate le caratteristiche essenziali strutturali e architettoniche del nuovo materiale.

Entro il 2030 nei nuovi edifici almeno il 20% della armatura in acciaio può essere sostituita con rinforzi in carbonio. I componenti leggeri in cemento armato tessile possono dare un contributo importante per l'edilizia sostenibile, con un consumo energetico ed emissioni di CO2 ridotte e conservazione delle risorse. Attualmente l'omologazione vale solo per rinforzo delle strutture di cemento armato o il miglioramento della loro sostenibilità.

Le attuai applicazioni per il rinforzo del cemento armato sono la riparazione e il rinforzo di vecchi edifici e la creazione di pezzi finiti, con nuove possibilità di design per quanto riguarda la sottilezza e la stampabilità raggiunta in prossimità della superficie. Finora, il calcestruzzo tessile è stato impiegato in singoli edifici – tra l'altro il materiale è stato presentato in una dimostrazione per il Landesgartenschau in Oschatz.

Nel giugno 2014 ampie prove di laboratorio presso l'Istituto tedesco di tecnica delle costruzioni di Berlino hanno portato a una prima versione del "Tudalit", utilizzato principalmente per componenti in cemento armato per rinforzo della piegatura nella zona di tensione con carico prevalentemente statico. Ciò è particolarmente utile per il recupero e la riconversione di edifici per poter raggiunge un elevato grado di amplificazione con un piccolo spessore da 10 a 20 mm ed una elevata stampabilità.

Tessuti intelligenti per un monitoraggio perfetto

Le proprietà specifiche dei tessuti consentono interfacce uomo-macchina versatili

Ulteriori e nuove proprietà fino a ora sconosciute dei tessuti multistrato avranno un grande futuro. Al momento si registra esclusivamente per il mercato europeo circa 600 milioni di euro di vendite (2013), mentre vi sono previsioni per il mercato globale di 3,5 miliardi di Euro entro il 2020. Medicina, sport, abbigliamento protettivo e industria automobilistica sono industrie guida.

Le case automobilistiche fanno affidamento su tessuti intelligenti ad es. nella progettazione degli interni, così come nelle funzioni di illuminazione fino alla fornitura di microgruppi. Tuttavia, l'utilizzo di materiali compositi in fibra per il monitoraggio dell'occupante del veicolo è una possibilità di applicazione pionieristica.

Tessili tecnici e rivestimenti stanno registrando un boom soprattutto nel settore medico e sanitario in cui svolgono un ruolo importante. Oltre al monitoraggio di dati vitali, questi nuovi materiali possono anche accompagnare il processo di guarigione delle feriti e di riabilitazione. Sensori biochimici collegati misurano quindi, ad esempio, fluidi corporei e possono fornire informazioni sullo stato di salute delle persone che hanno bisogno di cure. Prodotti medici tecnici così ottenuti mostrano proprietà che sinora non esistevano e permettono concetti terapeutici finora sconosciuti.

La protezione di coloro che intervengono in caso di calamità o anche per uso quotidiano in caso di incendio e soccorso medico è un ambito di sviluppo ulteriormente importante di sviluppo per i tessuti con caratteristiche che permettono il rilevamento dei parametri vitali. Tuttavia, oltre al monitoraggio per la protezione delle persone, è possibile monitorare anche l'ambiente - che consente preallarme in situazioni pericolose per la vita dei soccorritori.

Anche lo sport, in particolare lo sport professionistico, è un grande settore di impiego per i tessuti intelligenti. È - come nel settore medico-sanitario - il monitoraggio dei dati corporei è un modo ottimale per raggiungere il miglioramento dei parametri di rendimento e una chiara ottimizzazione dei movimenti. Tutto ciò era prima inconcepibile per le interfacce uomo-macchina.

Weserland GmbH e Perlen Converting AG hanno sottoscritto un accordo di collaborazione per l'uso di PERLAZID®

Nuovo additivo antisettico per tessili tecnici, tappeti e le applicazioni in lattice

perlazid logoA partire dal giugno 2015 la gamma di prodotti di Weserland si arricchisce di un'intera gamma di possibilità, dei tessuti tecnici più disparati, di tappeti e articoli in lattice con una superficie antisettica duratura. Perlen concesso Weserland il privilegio per la produzione, trasformazione e distribuzione di prodotti antisettici. Perlen Converting AG sta fornendo una soluzione adeguata con il nome commerciale PERLAZID®.

Come funziona PERLAZID®? L'argento è da tempo noto per le sue proprietà antisettiche. Quando questo è combinato con un materiale biocompatibile (fosfato tricalcico, in breve: TCP), questo sistema può diventare come un cavallo di Troia. Il TCP addizionato con argento viene attaccato dagli enzimi (formalmente "mangiato") e quindi le cellule vengono distrutte dall'interno. Quindi la superficie protetta viene protetta.

La cosa particolare di questo approccio è che questo antisettico è già integrato in una matrice legante per essere fissata in maniera duratura sulla superficie del tessuto tecnico.

Nel prodotto innovativo di Perlen Converting AG i batteri (E.Coli, S.Aureus, P.Aeruginosa) e i funghi (C.Albicans, A.Brasiliensis) vengono eliminati quasi al 100% nel giro di 24 ore: finora non è stato possibile dimostrare un'efficacia contro i virus.

Come si lavora PERLAZID®? A seconda delle richieste del cliente è possibile selezionare una matrice acquosa legante corrispondente. La base chimica (acrilato, lattice, poliuretano ecc.) è per prima cosa illimitata per tipo di polimero e tatto o superficie. L'applicazione sul tessuto tecnico avviene per impregnazione o, preferibilmente, per stratificazione (applicazione schiumosa, strato di rivestimento, colata, spruzzo ecc.) con conseguente essiccazione, idealmente nel canale di essiccazione.

Naturalmente ci sono ulteriori prodotti su base argentea sul mercato, ma PERLAZID® presenta evidenti vantaggi:

  • TCP come materiale reagente è un prodotto naturale che si può riscontrare anche quasi al 75 % nelle ossa umane. In questo modo la concentrazione di impiego può essere ridotta fino a circa il 10 % della quantità d'argento comune.
  • Il reagente non migra, che significa che l'organismo umano o animale non acquisisce il reagente.
  • L'efficacia aumenta notevolmente in seguito all'efficacia descritta in alto rispetto alle applicazioni in argento puro.

Altre proprietà sono:

  • Resistenza nell'area del PH tra 1,5 e 9,0
  • Resistenza termica fino a +680 °C
  • Quantità utilizzata ca. 1 – 2 g all'asciutto/m²
  • Efficacia duratura (in non tessuti fino a cinque anni)
  • Biocompatibilità come da ISO 10993 secondo i capitoli 4, 5, 10 e 11
  • Il reagente è praticamente non idrosolubile; se tuttavia l'argento dovesse sciogliersi si verifica una reazione immediata con i leganti azotati del solfito d'argento solubile e innocuo contenuti nell'aria e nell'acqua.
  • Nessuna irritazione cutanea