Percezione, sicurezza, visibilità: il ruolo dei materiali

1. Percezione, sicurezza, visibilità:
il ruolo dei materiali
San Giovanni al Natisone - 24 Novembre 2010
Relatore Ing. Eva Tenan, MaTech – PST Galileo
La percezione dello spazio è il risultato della sintesi lettura dell’informazione, ad esempio semplificandola, o
data dall’elaborazione dell’informazione sensoriale. I cinque agevolandola. La riflessione ben si pone in un contesto
sensi, vista, tatto, olfatto, udito, gusto sono dunque gli più ampio legato alla progettazione di spazi abitativi e la
strumenti che possediamo per “captare l’informazione”; dato produzione di arredi, là dove l’impiego di opportuni materiali
che noi tutti non abbiamo questi sviluppati allo stesso modo possa consentire un miglioramento della qualità della vita per
e comunque nel complesso essi vengono coinvolti in modo persone con esigenze e abilità diversificate.
diverso da ciascuno di noi, risulta evidente come la lettura
e elaborazione dell’informazione sia soggettiva. Inoltre, le Alla luce delle considerazioni fatte, è significativo
elaborazioni a posteriori del dato sensibile vanno a costituire considerare l’elettronica come strumento utile, oggi si può
quelle “rappresentazioni” della realtà che permettono di parlare di tecnologie “flessibili” che possono essere conformate
semplificare e uniformare la lettura, cioè di individuare a strutture o oggetti dalle forme più varie consentendo allo
strutture che rendono possibile una interpretazione stesso tempo una interattività con gli ambienti.
omogenea. Brevemente, nel rapporto tra soggetto e oggetto,
la percezione degli isomorfismi tra due strutture note è ciò che E’ il caso ad esempio della elettronica applicata
crea i significati della mente umana, a sua volta la percezione ai tessuti che ha permesso la creazione di veri e propri
dell’isomorfismo porta alla creazione del significato e quindi mini laboratori di biomeccanica: si possono integrare
all’interpretazione finale. nell’abbigliamento dispositivi di diverso tipo come
cardiofrequenzimetri, misuratori della frequenza respiratoria
Risulta dunque opportuno chiedersi come o misuratori di pressione del piede e delle scarpe sul terreno
l’interpretazione finale possa cambiare quando i cinque sensi (pronazione del piede), senza limitare la libertà di movimento.
sono coinvolti dal soggetto in modo non usuale, quando ad In questo modo ecco che strumenti che solitamente vengono
esempio vi siano abilità diversificate o qualcuno dei sensi utilizzati per un preciso scopo, come la scarpa che serve per
non sia coinvolto; è stato stimato che la vista raccolga l’83% camminare, acquistano funzionalità diverse o diventano
dei dati sensibili e l’udito circa il 10%: come può cambiare addirittura nuove periferiche di comunicazione. Una recente
dunque la percezione e l’interazione con lo spazio nel caso applicazione è quella dell’integrazione di microsensori in
in cui la vista non sia coinvolta? In quest’ottica di riflessione guanti, questo consente di ottenere un guanto in grado di
ci si può porre l’interrogativo anche di capire il ruolo che trasmettere un segnale soltanto con il movimento delle dita.
possono avere materiali e tecnologie nell’influenzare la
Stretchable silicon Guanto interattivo
© PST Galileo - Novembre 2010

2. Oggi la comunicazione e interazione con l’ambiente un diffusore uniforme del suono. Le superfici possono essere
è possibile grazie a sistemi che prevedono l’integrazione di in vetro ma anche granito, legno, materiale plastico come
pellicole conduttive, esse, integrate tra due vetri, rendono plexiglass, e composito. In questo modo muri, vetrate, tavoli,
il vetro “intelligente”: superfici interattive (vetri e tavoli finestre, laminati possono essere convertiti in altoparlanti.
interattivi) consentendo la trasmissione di un segnale, oppure
vetri pensati principalmente per la privacy degli ambienti Altre tecnologie luminose sono flessibili e sono
sono costituiti da un vetro laminato che al tocco di uno ‘switch’ realizzate in nastri o lastre leggere di piccolo spessore,
è in grado di variare il proprio aspetto da trasparente a opaco sagomabili, pieghevoli e all’occorrenza autoadesive. Con
garantendo la discrezione (switch on per vetro trasparente/ questa tecnologia si produce una luminosità fredda di intensità
switch off per vetro opaco). Quest’ultimo viene utilizzato paragonabile a quella di un neon. Sono spesso impiegate per
principalmente in ambienti interni per separare o dividere migliorare la visibilità degli ambienti.
spazi, ad esempio per porte, pareti divisorie, porte scorrevoli,
ma anche in ambienti esterni come facciate di edifici (vetrine Nell’ambito della comunicazione/interazione, si può
per esempio); la variazione di trasparenza è regolabile ed è pensare anche che l’impiego di strumenti che provengono da
resa possibile grazie alla presenza di un film a cristalli liquidi: campi dove sono già utilizzate tecnologie per l’autonomia e
senza impulso elettrico le molecole di cristallo liquido sono l’integrazione delle persone disabili possano essere impiegate
disposte in modo disorientato (configurazione ‘off’, opaco), in modo intelligente in ambiente domestico. L’attenzione
all’attivazione di corrente elettrica le molecole si dispongono potrebbe ad esempio essere rivolta verso i “Puntatori
in modo orientato (configurazione ‘on’, trasparente). Oculari” o “eye tracking” che permettono ad una persona
che concentra lo sguardo su uno schermo di “scegliere”,
Oltre a questo viene prodotto anche un vetro con con il solo movimento degli occhi, un tasto, una lettera, una
possibilità di retroproiezione. Ancora, sandwich formati da due frase: sono, semplificando, dei “mouse” oculari che una volta
lastre di vetro tra le quali viene laminata una resina conduttiva calibrati sulla singola persona consentono, a chi é in grado di
con integrati dei LED (Diodi Emettitori di Luce), anche colorati, muovere solo gli occhi, di comunicare con il mondo. Vengo
creano un effetto di luce sospesa dentro il vetro; oppure utilizzati attualmente come ausili di grandissima importanza
l’applicazione a questo sandwich di un trasduttore consente per le persone colpite da gravi patologie neurovegetative
di trasformare l’intera superficie in un altoparlante. Tale come la SLA (Sclerosi Laterale Amiotrofica), da sindromi post
caratteristica nei vibrotrasduttori è resa possibile dall’utilizzo traumatiche per lesioni cervicali alte che comportano una
di una lega metallica magnetostrittiva denominata Terfenol-D completa tetraparesi. Per queste persone, pur mantenendo
in grado di trasferire o convertire energia magnetica in lavoro inalterate le capacità cognitive e le funzioni cerebrali superiori,
meccanico e viceversa. La lega è in grado di espandersi e il movimento degli occhi resta l’unico movimento possibile e,
contrarsi se sottoposta a magnetizzazione fino a 20.000 volte grazie a questi strumenti diventa possibile esplicare alcuni
al secondo. Questo permette di convertire un segnale audio es¬senziali bisogni di autonomia: comu-nicare, lavorare,
in vibrazione (onda meccanica) che può essere trasferita ad un divertirsi, passare il tempo libero e controllare il proprio
materiale solido in modo tale da rendere tutta la superficie ambiente di vita.
Vetro con i led Tessuti luminosi
© PST Galileo - Novembre 2010

3. Attraverso una telecamera digitale ad altissima essere lavorate per ottenere oggetti di qualsiasi forma e
risoluzione viene analizzato il movimento dell’occhio, ed in caratterizzati dalla proprietà chiamata “Memoria di Forma”.
particolare la posizione della pupilla, che successivamente Sono così definiti perché se, partendo da uno stato iniziale “A”,
viene elaborato da un apposito software per calcolare la vengono riscaldati superando la temperatura di transizione
posizione dello sguardo rispetto ad un oggetto o ad una vetrosa (Tg), passano rapidamente da uno stato rigido ad uno
posizione sul display del computer. Le principali funzio¬ni che più morbido e malleabile, che può essere quindi modificato
si possono controllare con gli occhi grazie ai puntatori oculari a piacere; se subiscono un raffreddamento, la nuova forma
sono: comunicare at¬traverso linguaggi iconici alter¬nativi impressa resta ‘congelata’ e quindi mantenuta (stato “B”); nel
al logico verbale con uscita in voce; scrivere attraverso una caso in cui venga nuovamente fornito del calore, il materiale
tastiera virtuale con uscita in voce (sintesi vocale); controllo perde la forma raggiunta nello stato “B” e, come se avesse una
ambientale, cioè con¬trollare funzioni dell’ambiente di vita memoria, torna esattamente alla sua configurazione originale
quali campanelli di chiamata, telefono, luci; intrattenimento, che, raffreddandosi, si irrigidisce nuovamente. A questo punto
come giochi; emulatore di mouse, cioè la pos¬sibilità di il polimero è pronto per un nuovo ciclo di cambiamento di
controllare completa¬mente il sistema operativo di un forma. Questa trasformazione può avvenire n-volte senza che
computer magari per essere ca¬paci di gestire il proprio le caratteristiche di ‘memoria’ vengano perse: il recupero della
vecchio PC controllato fino al giorno prima attraverso altri forma è assicurato infatti al 100% a meno che lo stato “B” sia
dispositivi. ottenuto per stiramento lineare con superamento del limite
elastico del materiale.
Un altro argomento molto importante riguarda
l’ergonomia e il mondo dei materiali che consentono la Spesso i polimeri a memoria di forma vengono
migliore e più soddisfacente interazione tra gli oggetti e le sfruttati non solo per le loro proprietà di ritorno alla forma
tecnologie e l’individuo. Meritano nota da questo punto di iniziale, che prevede il passaggio intermedio allo stato “B”, ma
vista i Polimeri a Memoria di Forma. I materiali a memoria di anche per la caratteristica di essere ‘plasmabili’ ad un valore
forma appartengono all’ampia e diversificata famiglia degli utile di temperatura, che, ad esempio, in molte applicazioni
‘smart materials’ o ‘materiali intelligenti’, che si differenziano può coincidere con quello corporeo; in quest’ultimo caso
da quelli tradizionali per particolari proprietà che si quindi si sfrutta solamente il passaggio dallo stato “A” a quello
evidenziano a seguito di stimoli esterni, quali ad esempio la “B”. Nessun altro polimero, tra quelli tradizionali, evidenzia
temperatura, la pressione, la luce, l’umidità o il pH. I Polimeri a un comportamento simile a temperature così basse. Sfruttati
Memoria di Forma (PMF) sono resine che, a partire da granuli inizialmente per un impiego nel settore aerospaziale, oggi
per lo stampaggio ad iniezione e ad estrusione o da liquidi/ prevedono utilizzi nei settori industriali più vari.
soluzioni per rivestimenti superficiali/impregnazioni, possono
Forchetta per disabili con impugnatura in Forchetta per disabili con impugnatura in
Polimero a Memoria di Forma, forma stabile Polimero a Memoria di Forma, forma modificata
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4. Grazie alla loro biocompatibilità, alcune tipologie di La biocompatibilità viene sfruttata per la realizzazione
resine termoplastiche sono impiegate nel settore medicale. di cinturini per orologi da polso che, del tutto personalizzabili,
Similmente a quanto accade con i metalli a memoria di forma, si avvolgono attorno al polso partendo da una forma piatta.
questi polimeri sono rigidi e duri a temperatura ambiente ma Sono state realizzate anche impugnature di forchette per
una volta impiantati nel corpo umano diventano più morbidi, disabili che possono adattarsi alla forma della mano a fronte di
in quanto a contatto con la temperatura corporea, e quindi un minimo riscaldamento, mantenendo la sagoma impressa
offrono maggiore biocompatibilità con i tessuti umani. fintantoché la posata non venga posta in lavastoviglie – o
lavata in acqua calda - dove, per effetto termico, torna alla
Questo ha implicazioni importanti in tutti quei casi configurazione iniziale ed è quindi pronta per un nuovo
in cui è richiesta un’elevata adattabilità ad una data struttura utilizzo da parte magari di un utente differente.
anatomica una volta che l’impianto è inserito nel corpo. Sono
già in produzione delle cannule intravenose realizzate con I Polimeri a Memoria di Forma, pur essendo già
questi polimeri e il vantaggio che ne deriva è immediato; presenti sul mercato con diverse tipologie di prodotti, sono
il paziente è infatti molto più libero nei movimenti, anche dei materiali nuovi e il loro sviluppo continua ancora oggi
bruschi, dato che nel suo corpo sono presenti elementi non per poter individuarne caratteristiche, forme e possibili altre
rigidi ma dotati di elasticità simile a quella dei tessuti corporei. applicazioni. Infatti le loro particolari proprietà, uniche nel
mondo delle plastiche, fanno sì che siano infiniti gli utilizzi
La versatilità dei processi produttivi applicabili ancora possibili, spaziando da prodotti di uso comune,
(iniezione e estrusione) permette di ottenere dispositivi realizzati con tecniche industriali standard, ad elementi
dalle forme complesse e miniaturizzate, ottimizzate per funzionali di giunzione ‘intelligente’, a pezzi dotati di buona
l’inserimento nel corpo umano; oppure, sfruttando la ergonomia o semplicemente strumenti per migliorare le
proprietà di memoria di forma, si possono ricavare forme prestazioni o il comfort del prodotto in cui sono inseriti.
molto più complesse a partire da forme semplici, come tubi,
filamenti, tondini o film. Restiamo quindi con lo sguardo rivolto a questi materiali e
attenti alle innovazioni di prodotto che le prime applicazioni
preannunciano già numerose e diversificate.
Gel e polimeri soft touch Schiume ergonomiche
© PST Galileo - Novembre 2010