Sviluppo e caratterizzazione di sistemi ibridi impregnati con fluidi funzionali per applicazioni di protezione e sicurezza anti-impatto

I dispositivi per la protezione dagli impatti in ambito sportivo richiedono un elevato assorbimento d'energia e la riduzione della forza trasmessa, garantendo al contempo leggerezza e comfort. L'impiego di materiali non newtoniani, la cui risposta dipende dalla velocità di deformazione, rappresenta una valida strategia per adattare il comportamento alle diverse sollecitazioni. Questo lavoro si concentra sullo sviluppo di sistemi ibridi costituiti da schiume polimeriche a celle aperte, impregnate con fluidi funzionali, per valutarne il comportamento meccanico in condizioni quasi-statiche e dinamiche. Una criticità di tali sistemi è la potenziale migrazione della fase impregnante durante l'utilizzo e gli impatti. Il confinamento del fluido nella struttura porosa è quindi fondamentale per garantire stabilità. Nello studio sono stati selezionati diversi fluidi a comportamento non newtoniano e, per limitarne la fuoriuscita, sono state sviluppate specifiche strategie di reticolazione e miscelazione con matrici polimeriche dedicate. Ciò ha permesso di confinare efficacemente i fluidi all'interno di schiume caratterizzate da differenti densità e architetture cellulari. Il processo di impregnazione ha generato campioni con superfici asciutte, prive di essudazione e con un incremento di massa controllato. Le indagini morfologiche hanno confermato l'efficace penetrazione della fase impregnante nelle celle. Le caratterizzazioni chimico-fisiche e le prove meccaniche (compressione e impatto a diverse energie) hanno evidenziato una risposta dipendente dalle condizioni di test, in accordo con la natura dei fluidi utilizzati. I sistemi ibridi sviluppati hanno dimostrato una spiccata capacità di ridurre la forza massima trasmessa rispetto alle schiume vergini. In conclusione, il lavoro dimostra che la risposta meccanica del materiale dipende strettamente dall'interazione sinergica tra la natura del fluido, la struttura della schiuma e le condizioni di sollecitazione.