Le nanoparticelle e il futuro dell’ingegneria

Insieme a EU Automation parliamo di nanoingegneria, un settore che sembra destinato ad avere un grande impatto sull’industria del prossimo decennio. Un esempio sono i sensori intelligenti più piccoli, più complessi ed energeticamente più efficienti

Quanto sono piccole realmente le nanoparticelle? Con dimensioni di un miliardesimo di metro, può essere difficile da comprendere. Vediamola così: in prospettiva, se una nanoparticella fosse grande come un pallone da calcio, un kiwi avrebbe le dimensioni della Terra. In questo articolo Neil Ballinger, direttore EMEA in EU Automation, fornitore di parti industriali, ci spiega in che modo queste piccolissime particelle siano destinate a cambiare il futuro dell’ingegneria.

La nanoingegneria comporta l’attenta manipolazione di strutture 
nella nanoscala.
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Nanoengineering involves the careful manipulation of structures on the nanoscale.

Dai primi microscopi elettronici all’uso della nanoingegneria

La nanoingegneria comporta l’attenta manipolazione di strutture nella nanoscala, e rappresenta un settore in costante crescita come area di interesse dall’invenzione del microscopio elettronico negli anni ‘30. Quest’ultimo, utilizzando fasci di elettroni accelerati come fonte luminosa, ha un potere di risoluzione maggiore rispetto ai normali microscopi, ed è in grado di rivelare la struttura di oggetti molto più piccoli.
Le prime interazioni con le strutture nella nanoscala erano principalmente di osservazione piuttosto che di interazione diretta, ma hanno segnato l’inizio del viaggio nel campo della nanotecnologia. Senza di loro, probabilmente il microscopio a effetto tunnel (STM) non sarebbe stato inventato negli anni ‘80. Era il primo microscopio in grado di immaginare e manipolare le strutture nella nanoscala, e valse ai suoi inventori Gerd Binnig e Heinrich Rohrer il Premio Nobel per la Fisica nel 1986. Oggi gli usi delle nanotecnologie stanno crescendo, e il campo della nanoingegneria sembra destinato a cambiare l’industria nel corso del prossimo decennio. Dai piccoli sensori ai sistemi di somministrazione dei farmaci, le possibili applicazioni di questa tecnologia nell’ingegneria sono davvero molte.

L’interesse per la nanoingegneria è cresciuto dall’invenzione del microscopio elettronico.
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Nanoengineering has been growing as an area of interest since the invention of the electron microscope.

Sensori intelligenti sempre più piccoli

La natura è piena di esempi di processi tipo big data eseguiti in modo efficiente da nanostrutture in tempo reale, come i componenti dell’occhio che trasformano i segnali esterni in informazioni per il cervello. Gli ingegneri stanno attualmente sperimentando l’uso di nanomateriali e tecniche di produzione rivoluzionarie per sviluppare sensori intelligenti più piccoli, più complessi ed energeticamente più efficienti delle loro controparti di dimensioni standard. Un esempio sono i sensori con regolazione di precisione stampati su rulli di plastica flessibili, e ubicati in punti chiave di infrastrutture critiche per monitorarne costantemente le prestazioni e l’integrità strutturale.
Questi nuovi sensori producono grandi volumi di dati in tempi mai visti: questo richiede lo sviluppo di tecniche di gestione per una loro efficiente elaborazione. Tutto ciò porterà a nuove capacità di riconoscimento dei modelli, e rivoluzionerà il modo in cui usiamo i sensori. Un esempio sono i sensori del traffico che impiegano la nanotecnologia per potenziare i tempi di gestione dei dati, e agevolare i programmi automatici di gestione della circolazione anche nelle strade più congestionate, rendendole più sicure.

L’apprendimento automatico su nanoscala porterà alla manutenzione predittiva di nuova generazione. nanoparticelle Le nanoparticelle e il futuro dell’ingegneria 1 6
L’apprendimento automatico su nanoscala porterà alla manutenzione predittiva di nuova generazione.

Apprendimento automatico su nanoscala

Inoltre, la nanotecnologia è utilizzata per sviluppare sistemi a memoria ultra-densa capaci di conservare una quantità senza precedenti di dati, ma fornisce anche ispirazione per algoritmi di apprendimento automatico ultra-efficienti in grado di elaborare, codificare e comunicare i dati senza compromessi in termini di affidabilità. In fabbrica, questo apprendimento automatico su nanoscala porterà alla manutenzione predittiva di nuova generazione, che identificherà i guasti in fase precoce e con la massima accuratezza. Questo porterà a un’ulteriore riduzione dei tempi di fermo macchina non programmati, e tecnici e responsabili di impianto potranno ordinare i ricambi da un fornitore di parti industriali prima che si verifichi un guasto. Poiché la tecnologia continua a evolvere e l’obsolescenza accelera, la gestione dell’obsolescenza diventa più importante che mai. Per maggiori informazioni su come sfruttare le nuove tecnologie e tenere conto allo stesso tempo della gestione dell’obsolescenza, visitate il sito di EU Automation per accedere al loro “Book of Obsolescence Management” (Il libro della gestione dell’obsolescenza).