motore
Le importanti promesse di un enigmatico motore a combustione microscopico
Art. inviato in privato da Donato Taddei, 27\03\2014, h. 14.31.

Un gruppo di ingegneri ha realizzato un potente motore microscopico che viene alimentato dalla 
combustione di idrogeno e ossigeno. Il problema? Nessuno sa come funziona.
I motori hanno giocato un ruolo cruciale nell’industrializzazione del mondo. E’ difficile 
immaginare un’invenzione che ha avuto un impatto maggiore.
La tendenza, oggi, è costruire motori più piccoli ed efficienti. Esistono quindi motori jet delle 
dimensioni di una tazza di caffè che alimentano velivoli autonomi e potenti motori elettrici che 
rendono gli elicotteri giocattolo più utili di qualunque altra cosa si potesse realizzare dieci 
anni fa.
Vi sono però alcuni validi motivi per credere che i motori a combustione non diventeranno più 
piccoli nel breve periodo. I motori a combustione diventano tremendamente inefficienti man mano che 
vengono rimpiccioliti perché il calore viene disperso più rapidamente.
Questo è il risultato inevitabile del processo secondo cui volume e superficie cambiano in rapporto 
l’uno con l’altro quando le cose vengono rimpicciolite (lo stesso effetto è la ragione per cui i 
topi hanno difficoltà a rimanere caldi e gli elefanti hanno problemi a restare freschi). Per questo 
motivo, i microattuatori fanno affidamento su altri effetti per produrre una forza.
Esistono due categorie principali: le forze termiche, che tendono a essere lente, e quelle 
elettrostatiche, che tendono a essere deboli. Occorrerebbe insomma qualcosa di più forte e rapido.
Oggi, Vitaly Svetovoy e alcuni colleghi della University of Twente sostengono di aver scoperto un 
meccanismo interamente nuovo per produrre forze su microscala che sono sia potenti che veloci. 
Sebbene non comprendano ancora appieno questo meccanismo, credono che si basi sulla dissociazione 
dell’acqua in idrogeno e ossigeno e sulla loro successiva ricombinazione in acqua.
Questo team ha persino realizzato un micromotore per dimostrare il fenomeno. “Questo attuatore 
costituisce il primo passo verso i motori a combustione microscopici”, dicono.
Il nuovo motore a micro-combustione è semplice in principio. Consiste di una minuscola camera 
riempita con acqua e contenente un paio di elettrodi connessi a un circuito. Facendo passare una 
corrente elettrica attraverso il circuito, l’acqua si dissocia in ossigeno e idrogeno, che formano 
quindi delle nano-bolle.
Sebbene queste bolle siano troppo piccole per essere viste, il volume del gas fa aumentare 
drasticamente la pressione all’interno della camera, provocando la deformazione di una membrana 
posta su una delle sue estremità. Questa reazione genera la forza.
Quando la corrente viene interrotta, la pressione cala rapidamente, al punto che i ricercatori non 
sono esattamente in grado di spiegarla. E’ certamente troppo veloce per processi convenzionali 
quali la dispersione del gas al di fuori della camera o la sua dissoluzione nel liquido originale.
Svetovoy e colleghi ritengono però di avere un’idea a riguardo. Quando la corrente viene staccata, 
l’idrogeno e l’ossigeno nelle nano-bolle scoppierebbero, tornando a formare acqua. Sarebbe questa 
combustione e la conseguente rimozione del gas a provocare il rapido crollo della pressione.
A prescindere dal meccanismo, applicano una corrente alternata a 50 KHz per creare il motore. 
Questa operazione produce una fonte costante di bolle per la combustione e provoca una vibrazione 
basculante della membrana, che può essere quindi impiegata per trasmettere la forza. Ecco quindi un 
microscopico motore a combustione. SI tratta di un’emozionante sviluppo che promette una miriade di 
applicazioni.
(MO)