LA CHIMICA NELLO SPORT - PARTE 2: NUOVI MATERIALI E ATTREZZATURE SPORTIVE - PARTE 2: NUOVI MATERIALI E ...
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CHIMICA & SPORT DOI: http://dx.medra.org/10.17374/CI.2017.99.4.56
FRANCO ALHAIQUE*, ROSARIO NICOLETTI, LUIGI CAMPANELLA
ROMUALDO CAPUTO, DOMENICO MISITI, GIANFRANCO SCORRANO
GRUPPO SENIOR
SOCIETÀ CHIMICA ITALIANA, ROMA
*FRANCO.ALHAIQUE@UNIROMA1.IT
LA CHIMICA NELLO SPORT - PARTE 2:
NUOVI MATERIALI E ATTREZZATURE
SPORTIVE
I materiali utilizzati per la fabbricazione di attrezzi sportivi hanno subìto profondi mutamenti
attraverso i secoli. Dalle materie prime di origine naturale, legno, spago, intestino, vescica,
pelo di animali o caucciù, si è passati, con il moderno sviluppo della chimica, ai polimeri
e ai materiali compositi ad alta tecnologia.
I n una precedente nota [1] abbiamo provato a il-
lustrare quanto la chimica e la biochimica siano
presenti nel mondo dello sport ove forniscono co-
cessario alla pratica dei diversi generi di sport. Ma
negli ultimi anni una vera e propria rivoluzione,
resa possibile dalla ricerca chimica su nuovi mate-
noscenze e mezzi per la corretta alimentazione de- riali, ha fatto diventare obsoleta, mandandola defi-
gli atleti, nonché strumenti per contrastare la pia- nitivamente in pensione, la gran parte dei materiali
ga del “doping”, vero e proprio innesto criminale tradizionali.
sull’albero della scienza. In questa nota ci occu- I “nanomateriali”, ormai utilizzati in moltissimi e
piamo, invece, del contributo che la chimica ha vasti settori della tecnologia, sono stati i veri pro-
dato e continua a dare alle diverse discipline spor- tagonisti di tale rivoluzione. La definizione di na-
tive attraverso la messa a punto di nuovi materiali nomateriale della Commissione Europea (18 otto-
tecnologici e il loro utilizzo nell’attrezzatura degli bre 2011) è di: "un materiale naturale, derivato o
atleti, dall’abbigliamento agli attrezzi veri e propri fabbricato contenente particelle allo stato libero,
che si usano nelle singole discipline. aggregato o agglomerato, e in cui, per almeno il
In un passato non tanto remoto, ferro, legno, pelle, 50% delle particelle nella distribuzione dimensio-
cotone, seta e poche altre materie prime, che po- nale numerica, una o più dimensioni esterne siano
tremmo raggruppare come “disponibili in natura”, comprese fra 1 nm e 100 nm" (1-100 miliardesimi
costituivano l’armamentario per la fabbricazione di metro)”. In questi materiali un elevato rapporto
degli attrezzi sportivi e di ogni altro accessorio ne- tra superficie e volume comporta proprietà nuove
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che possono essere sfruttate in molti campi, com- di per sé un polimero del glucosio, in cui i residui
presi quelli che riguardano la costruzione degli at- monomerici sono tra loro legati in modo da ottene-
trezzi sportivi. re delle lunghe catene che si affiancano l’una all’al-
Giusto per fare qualche esempio, nanotubi di car- tra tenendosi insieme attraverso legami idrogeno e
bonio, inseriti nel telaio delle racchette da tennis, danno luogo a delle fibre. La lignina può essere
ne migliorano notevolmente le prestazioni alleg- invece vista come una resina polimerica formata
gerendone il peso, incrementandone l’elasticità e da unità a scheletro fenilpropanico. A differenza
rendendo più salda e gradevole la presa dell’impu- di quanto accade per i nuovi materiali sintetici,
gnatura. Nanoparticelle di argilla, adsorbite sulla lignina e cellulosa interagiscono - direttamente o
superficie delle palle da tennis, ne migliorano le attraverso altri polisaccaridi - scambiandosi legami
prestazioni e ne prolungano la durata rallentando, chimici. Una caratteristica importante dei compo-
fra l’altro, la fuoriuscita di aria durante il gioco. siti nei quali è presente un componente fibroso è
Nanoparticelle di diversa natura sono utilizzate quella di avere proprietà anisotrope, caratteristica
per alleggerire il peso delle imbarcazioni da com- che può essere vantaggiosamente sfruttata, come
petizione e per diminuirne la resistenza all’acqua. del resto si fa con lo stesso legno.
Formulazioni a base di liposomi (nanovescicole Un “composito” noto sin dagli anni Cinquanta è la
utilizzate prevalentemente in campo cosmetico cosiddetta vetroresina: un materiale che può essere
e medico) possono essere vaporizzate all’interno utilizzato per fabbricare chiglie di imbarcazioni
degli indumenti degli atleti consentendo un rila- o parti della carrozzeria di auto. Il vetro ha una
scio prolungato di particolari sostanze, come la curiosa caratteristica: quando viene filato con
carnosina, che permettono un più rapido recupero diametri inferiori ai dieci micrometri acquista
muscolare dopo un’attività sportiva prolungata. Per proprietà meccaniche differenti da quelle del vetro
limitare gli inconvenienti dovuti all’eccessiva su- in lastra; in particolare, diviene flessibile e presenta
dorazione e alle infezioni fungine legate all’attività una notevole resistenza alla trazione. Così, può
sportiva, nanoparticelle contenenti argento, ossido costituire il rinforzo di un materiale polimerico,
di titanio e ossido di zinco sono inserite nella tra- ad esempio una resina poliestere o epossidica;
ma dei tessuti dell’abbigliamento, così come nei il processo di fabbricazione è relativamente
materiali polimerici utilizzati per le scarpe. Fibre semplice, e lo si esegue con tecniche diverse
sintetiche e naturali trattate con ossidi metallici iniettando, in uno stampo che contiene le fibre
nanostrutturati sono utilizzate per confezionare sotto forma di feltro, una miscela di sostanze adatte
maglie capaci di proteggere dalle radiazioni UV, alla polimerizzazione mescolate al catalizzatore.
quando l’attività sportiva viene esercitata all’aper- Ed era naturale che le diverse fibre offerte dagli svi-
to. Se poi la caratteristica di “nano” si riferisce ad luppi della ricerca chimica fossero proposte quali
una sola dimensione del materiale, come ad esem- sostituti della fibra di vetro. Quest’ultima, in realtà,
pio nel caso di uno spessore di dimensioni “nano” aveva il difetto di conferire al composito un peso
rispetto a una superficie o una lunghezza “macro”, specifico abbastanza alto: Kevlar® e fibre di car-
allora le applicazioni nel settore dello sport sono bonio sarebbero diventati, per la loro leggerezza e
ancora più ampie e vanno dai “nanofilm”, per la grande robustezza, i materiali adatti a quegli impie-
copertura dei pavimenti per le attività “indoor” o ghi dove queste doti fossero maggiormente apprez-
dei sedili “outdoor”degli stadi, alle “nanofibre” che zabili. Il kevlar è un polimero di condensazione
conferiscono idrorepellenza e regolano la traspi- tra acido ftalico e fenilendiammina: è quindi una
razione dei tessuti per l’abbigliamento, così come poliammide, più specificamente una “aramide”
dei costumi per il nuoto. (acronimo dall’inglese ARomatic polyAMIDE) che
I “materiali compositi” derivano dall’associazione presenta analogie con un tipo di nylon. Si sono po-
tra fibra e resina: lo stesso legno può essere visto tute ottenere fibre di kevlar con una resistenza alla
(anche se in maniera un po’ semplicistica) come trazione cinque volte superiore a quella dell’accia-
un composito costituito da fibre di cellulosa tenute io. Questo materiale è impiegato in un gran nu-
insieme da un polimero, la lignina. La cellulosa è mero di attrezzature, sportive e non, a cominciare
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dai giubbetti antiproiettile, fatte con tessuti di ke- legno di frassino, mentre le corde erano di budello
vlar. Ed è utilizzato nella costruzione delle canoe e animale. Si è cominciato con il sostituire (in veri-
delle pagaie, delle stecche da biliardo, delle corde tà con scarso successo) il legno con l’alluminio e,
di archi e balestre, come rinforzo delle mazze da successivamente, l’avanzata dei materiali “compo-
hockey (la cui anima è in fibra di carbonio), nella siti” ha dato il via ad una serie di soluzioni nuove
cornice delle racchette per il badminton, tanto per che, tra l’altro, hanno determinato esse stesse dei
citare alcuni esempi. Si tratta comunque di un ma- decisi cambiamenti nello stile di gioco degli atleti.
teriale costoso, il cui impiego è in pratica riservato A partire dagli anni Ottanta ci fu la vera e propria
agli attrezzi utilizzati nelle competizioni: il brevet- svolta che toccò la forma stessa e la dimensione dei
to risale al 1973. telai, con l’uso della vetroresina e poi della fibra di
Le fibre di carbonio hanno una storia un po’ più carbonio. I nuovi materiali, infatti, consentivano
complicata, essendo conosciute sin dagli anni Cin- l’uso di racchette più grandi, ma allo stesso tempo
quanta: carbonizzando a 1.000 °C il rayon, una più leggere, con indiscutibile vantaggio per i ten-
cellulosa rigenerata [2], Abbott ottenne una fibra nisti. Anche le corde furono sostituite da materiali
carboniosa con buone doti di resistenza mecca- sintetici che permettevano una maggiore tensione
nica. Nel 1958 Roger Bacon creò la prima fibra e, di conseguenza, un miglior controllo della palla.
di carbonio costituita da grafite quasi pura, molto
simile per le caratteristiche alle fibre di oggi; il co-
sto era però proibitivo. Si sono susseguiti molti altri
tentativi, fino ad avere il processo oggi maggior-
mente utilizzato, che è quello dell’ossidazione e
successiva pirolisi ad alta temperatura del poliacri-
lonitrile. Riscaldando questo materiale a 200-300
°C in presenza di aria si ha la ciclizzazione delle
catene azotate con formazione di anelli tetraidro-
piridinici condensati. Il successivo riscaldamento
a 2.000 °C porta ad una deidrogenazione ed eli-
minazione di azoto, con formazione della fibra a
struttura grafitica [3].
Nel 1985 la Federazione Internazionale di Wim-
bledon stabilì che le dimensioni del piatto corde
non debbano essere superiori a 140 pollici qua-
drati (larghezza 29,21 cm, lunghezza 39,37 cm,
misurati all’interno del piatto corde, con una mag-
giorazione del 100% della superficie dell’ovale ri-
spetto alle precedenti racchette di legno). Nessun
fabbricante, tuttavia, si è finora spinto oltre il 60%
di maggiorazione, a causa dei problemi di control-
lo della palla (il cosiddetto effetto fionda) che si
Le racchette da tennis, senza tema di smentita, rap- incontra all’aumentare della superficie dell’ovale.
presentano gli attrezzi sportivi che hanno subìto È stato anche stabilito che la lunghezza della rac-
negli ultimi quarant’anni una continua evoluzione chetta non debba superare i 32 pollici (81,28 cm).
pilotata dai progressi dei materiali innovativi. Fino L’ingresso dei nuovi telai, con differenti caratteri-
agli anni Settanta il “fusto” della racchetta era di stiche tecniche, ovvero la “risposta” sul control-
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lo della palla, ha via via indotto tecnici e atleti a necessario spingere l’asta nella direzione della sua
modificare abbastanza profondamente le tecniche curvatura. In caso contrario l’integrità dell’asta è
del gioco. A partire dagli anni Novanta, infatti, si è messa in serio pericolo ed è alto il rischio di rottura
imposto un “nuovo tennis”, nel quale viene privile- dell’attrezzo durante la fase di massima piega (che
giato il gioco dal fondo, potente e atletico, abban- si raggiunge quando l’atleta è già in volo e all’ini-
donando quello fatto di volée e di colpi indirizzati zio della fase di raccolta... da cui tanti spiacevoli
sottorete [4]. incidenti).
Altro esempio dell’irruzione dei nuovi materia- Una caratteristica importante di un’asta è la “du-
li nello sport è dato dalla costruzione delle aste rezza”, ovvero la resistenza opposta alla flessione:
utilizzate per il salto in alto. Agli inizi del seco- più l’asta è dura, più spinta è in grado di restituire
lo scorso gli atleti usavano semplicemente un’asta all’atleta, e quindi più questo può andare in alto.
di bambù. Già a partire dagli anni Trenta furono I valori tipici per questa grandezza sono attorno
invece usate aste di metallo che rimasero attuali alle 200 libbre (circa 90 kg), ma un atleta di livello
fino alle Olimpiadi di Roma (1960), quando furono mondiale può arrivare ad usare aste di durezza fino
utilizzate vittoriosamente per l’ultima volta. Dagli a 220/230 libbre (più di 100 kg) [5].
Non è possibile trascurare, tra gli esempi di questa
sia pur limitata rassegna, le applicazioni di mate-
riali, innovativi e non, finalizzati al miglioramento
delle prestazioni di quegli oggetti di forma più o
meno sferica che, a seconda dello sport, prendono
nomi e/o desinenze diverse: palla, pallina, bilia,
boccia, pallone, ecc.
Dare calci a qualcosa che rotola è quasi istintivo
e da sempre questo “gioco” è stato praticato usan-
do un po’ di tutto: teschi umani, stracci riempiti di
sughero o di peli di animali, vesciche di maiale,
tanto per fare qualche esempio. Solo a metà Otto-
cento, al tempo cioè di Charles Goodyear, inven-
tore del processo di vulcanizzazione della gomma
naturale (1844), fu possibile ottenere una camera
anni Sessanta l’asta è costruita in fibra di vetro o di d’aria di gomma resistente da ricoprire poi con un
carbonio, materiale quest’ultimo che ha permesso involucro, costituito generalmente da 18 tasselli di
agli atleti di raggiungere altezze quasi impensabili. cuoio cuciti tra loro. Bisogna però arrivare alla fine
L’attrezzo è di forma non cilindrica, come si sareb- degli anni Cinquanta del secolo scorso per avere
be portati a pensare, ma leggermente conica: è in-
fatti, per pochi millimetri, più larga alla base e più
stretta in cima. Esistono aste di varie lunghezze,
generalmente quelle tipiche utilizzate dagli atleti
più forti sono lunghe dai 5,10 ai 5,30 metri e ven-
gono impugnate con una delle due mani a pochi
centimetri dalla loro estremità.
L’asta possiede un senso di piega, che le viene con-
ferito in fase di costruzione, orientando in modo
appropriato l’avvolgimento della fibra. Osservando
attentamente questo attrezzo si può infatti notare
che è leggermente curvo: questa curvatura, o “pie-
ga” come viene definita in ambito tecnico, deve
essere rispettata al momento dello stacco, ovvero è
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dei palloni di materiale totalmente Ottocento trattando la nitrocel-
sintetico che con il tempo daran- lulosa con canfora e alcol etilico
no luogo alla ben nota struttura, come solvente. A tutt’oggi questo
con 20 elementi esagonali bianchi materiale è utilizzato ancora nel-
e 12 superfici pentagonali nere, le competizioni sportive ufficiali.
che ricorda quella del fullerene. Solo da pochissimi anni (2014)
In tempi più recenti i tasselli si la ITTF (International Table Tennis
sono ridotti a 14 e poi a 8. Attual- Federation) ha autorizzato per la
mente il pallone da calcio è co- fabbricazione delle palline l’uti-
stituito da uno strato più esterno lizzo di diversi materiali polime-
in poliuretano (materiale ottenuto rici con lo scopo, tra gli altri, di
dalla reazione tra poliisocianati ridurre la velocità della pallina
e polioli) o, meno frequentemen- durante gli scambi tra i giocatori
te, in PVC (cloruro di polivinile). (anche per adeguarsi meglio alle
Il rivestimento successivo, quello esigenze delle riprese televisive)
che conferisce le principali carat- variandone leggermente anche le
teristiche di rimbalzo e di “presa” caratteristiche di elasticità [6, 7].
da parte del portiere, è formato da La Federazione internazionale,
fibre di poliestere e fibre di cellu- pur avendo definito alcune spe-
losa (cotone), che spesso sono a cifiche riguardo alle dimensioni
loro volta strutturati in più strati. (39,5-40,5 mm per la celluloide e
La camera d’aria centrale è gene- 40,0-40,6 mm per le “poly balls”),
ralmente ottenuta da una gomma alla durezza, al rimbalzo e ad altre
butilica, cioè un polimero deri- proprietà meccaniche per le poly
vante da isobutene e isoprene. La balls, non ha finora specificato
stessa gomma butilica (o in alter- quali materiali sia permesso utiliz-
nativa il silicone), può essere utilizzata come val- zare per la loro fabbricazione. Quindi le aziende
vola a tenuta d’aria necessaria sia per il gonfiaggio hanno proposto diversi tipi di polimeri, tra i quali:
sia per il mantenimento della pressione all’inter- acetato di cellulosa, poliossimetilene, polietilene e
no del pallone stesso. Infine, le varie parti sopra polibutilene tereftalato, polietilene e polibutilene
descritte possono essere tenute insieme tramite un naftalato, ecc. di volta in volta con differenti agenti
trattamento termico o utilizzando un collante a plasticizzanti.
base di poliesteri o di Kevlar®. Lasciamo ora il tennis da tavolo e la questione che
Non è possibile terminare questo paragrafo dedi- divide gli appassionati di questo sport, se cioè sia-
cato principalmente al football (“soccer” per gli no da preferire le “vecchie” palline di celluloide
americani) senza fare un cenno anche al “CTRUS”, o quelle di nuova generazione, per parlare di un
un pallone supertecnologico trasparente non gon- altro gioco molto popolare: il biliardo.
fiato con gas, ma dotato di uno scheletro interno Secondo la FIBS (Federazione Italiana del Biliar-
che agisce da sostegno elastico, e altresì fornito di do Sportivo), la nascita di questo gioco risale alla
sensori che gli permettono di cambiare colore se- prima metà del XV secolo e, ovviamente, le bi-
gnalando, di volta in volta, i fuori campo, il supera- lie utilizzate per questa attività hanno subìto nel
mento della linea di porta e in genere le specifiche tempo profonde modificazioni. Inizialmente fu il
posizioni nell’area di gioco. legno la materia prima prevalente per realizzare
Passiamo ora dai palloni alle palline, in particolare delle sfere lisce e resistenti, capaci di rotolare re-
quelle per il tennis da tavolo (ping pong). golarmente su un terreno e poi sulla superficie di
Si può dire che da sempre le palline da ping pong un tavolo che intorno all’Ottocento fu dotato di
sono state fatte di celluloide, la prima materia pla- un panno di copertura. Dopo il legno fu la volta
stica prodotta industrialmente, ottenuta a metà dell’avorio, ovviamente molto più costoso, sostitu-
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ito per i meno abbienti con l’argilla. La fragilità di un copolimero termoplastico ottenuto dalla poli-
quest’ultima portò comunque a rimpiazzarla con merizzazione di etilene con acido metacrilico. Le
il più robusto “cemento magnesiaco”, noto anche “fossette” che costellano la superficie delle palline
come “cemento di Sorel”, ottenuto impastando hanno infine il solo scopo di migliorarne l’aerodi-
l’ossido di magnesio con una soluzione concen- namicità.
trata del corrispondente cloruro. Dalla seconda Anche le bocce da bowling sono costituite da ma-
metà del XIX secolo furono introdotte bilie com- teriali diversi: un nucleo centrale, che ne aumenta
patte di celluloide, sufficientemente resistenti agli il peso, fatto di grafite, metallo, leghe o ceramica,
urti e relativamente a buon mercato, ma purtrop- ricoperto con poliuretani, poliesteri, resine epossi-
po infiammabili. Più di recente le bilie sono sta- diche. Questi polimeri di rivestimento sono spesso
te fabbricate con poliesteri, meno pregiati, e con mescolati con particelle inerti (ad es., particelle di
le più ricercate resine fenoliche che garantiscono mica) che ne modificano la porosità e la capacità
migliori prestazioni, anche per quanto riguarda la di adsorbire in superficie lubrificanti oleosi utiliz-
resistenza alle crepe e alle scheggiature. La prima zati per ottimizzare lo scivolamento della boccia
resina fenolo-formaldeide fu ottenuta da Leo Ba- sulla pista.
ekeland nel 1906: successivamente miscelata con Le classiche bocce, più tradizionali nelle zone del
farina fossile, fu commercializzata con il nome di centro-sud dell’Europa, sono molto spesso fatte
“bachelite” utilizzata ancora di recente per la fab- di metallo (acciaio o bronzo) ma possono essere
bricazione di bilie di diverso tipo. anche realizzate con materie plastiche del tipo di
Se le palle da biliardo sono costituite fondamen- quelle sopra citate. Quasi sempre mostrano delle
talmente da un unico materiale, salvo la vernice scanalature che ne migliorano il contatto con il ter-
utilizzata per colorarle, ben diversa è la struttura di reno di gioco.
una moderna pallina da golf. Anche in questo caso Avendo fatto riferimento all’evoluzione della rac-
il primo materiale utilizzato fu il legno, seguito poi chetta da tennis, non possiamo fare a meno di rac-
da un involucro di pelle riempito di piume e poi contare qualcosa sulle palle utilizzate in questo
ricucito. A partire dalla metà del XIX secolo il ma- sport e sui materiali che, nel tempo, si sono susse-
teriale più utilizzato è stato la guttaperca, un lattice guiti per la loro realizzazione.
disseccato che si ottiene da varie specie di piante Sebbene il gioco del tennis in un “campo” inizial-
della famiglia delle Sapotacee, chimicamente un mente erboso, come lo intendiamo noi oggi, nasca
poliisoprene 1,4-trans (diversamente dal caucciù nella seconda metà dell’Ottocento, giochi simili ri-
che è un poliisoprene 1,4-cis). Attualmente le pal- salgono a molti secoli prima. Le prime palle erano
line da golf sono costituite da un nucleo centrale, poco più che dei contenitori di pelle, o vesciche
che può essere un solido, un liquido oppure un gel, ricavate dalle interiora di animali, riempiti di mate-
ricoperto da uno o più strati di materiali polimerici riali fra i più disparati: lana, segatura, stoffa, peli di
costituiti di gomma naturale o sintetica, di poliu- animali ecc. Solo con la già ricordata invenzione
retano, più morbido, o del più resistente Surlyn®, di Goodyear fu possibile realizzare palle di gomma
con aria pressurizzata all’interno che successiva-
mente erano ricoperte con flanella o con un tessuto
di lana parzialmente feltrato (melton).
Le successive modifiche chimiche nel trattamento
della gomma e nei trattamenti di tipo tecnologico
hanno consentito netti miglioramenti delle perfor-
mance delle palle da tennis, ma lo schema base
della loro fabbricazione è rimasto pressoché inal-
terato da molti decenni [8]. La gomma naturale è
mescolata a nero di carbonio (nerofumo), zolfo, ar-
gilla, ossido di zinco e, per accelerare il processo
di vulcanizzazione, piccole quantità di difenilgua-
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nidina e N-cicloesil-2-benzotiazolo sulfenammide. Per finire, non possiamo dimenticare che un settore
La presenza di argilla ha anche la funzione, come nel quale è intervenuta continuamente la chimica,
già accennato, di ridurre al minimo le perdite di intrecciandosi con la ricerca tecnologica, quello
gas pressurizzato e di mantenere quindi inalterate della produzione degli pneumatici. Questi hanno
le prestazioni delle palle per tempi più lunghi. Il permesso un salto di qualità nei trasporti su strada
materiale viene quindi estruso a caldo a formare e sono stati oggetto nel tempo di continui perfezio-
lunghi cilindri poi frazionati in pezzi più piccoli namenti, introdotti principalmente per le esigenze
che, con una pressa, sono modellati in forma semi- delle gare sportive.
sferica. Le semisfere sono poi saldate a due a due Ideati nel 1887 da un veterinario di origine scoz-
con una soluzione di gomma vulcanizzata. zese, John Boyd Dunlop, con l’intento di rispar-
È interessante che il gas pressurizzato all’interno miare al figlio i sobbalzi della bicicletta utilizzata
della palla può essere ottenuto sfruttando la reazio- sulle strade dell’epoca, gli pneumatici hanno fatto
ne fra nitrito di sodio e cloruro di ammonio nella da allora… veramente molta strada! Dalla scoper-
quale si sviluppa azoto, oppure con aria immessa ta della vulcanizzazione del caucciù (prima metà
dall’esterno, con opportune apparecchiature, du- dell’Ottocento), che ha permesso gli innumerevoli
rante la fase finale di assemblaggio. Infine le sfe- usi della gomma, si sono susseguite nel tempo le
re sono trattate in superficie con una soluzione di sintesi di molti elastomeri preparati a somiglianza
gomma e coperte, ciascuna, con le due “linguette” del polimero naturale. Al caucciù naturale, o poli-
di feltro (lana con o senza aggiunta di fibra sinte- isoprene, ancora usato come materiale di base di
tica) sagomate in maniera da ricoprire la palla e molti pneumatici, si aggiungono in una “mescola”
darle l’aspetto esterno che ben conosciamo. il polibutadiene e lo stirene-butadiene. Per le sue
In coda a questo paragrafo dedicato al tennis, ri- proprietà di massima impermeabilità all’aria si usa
cordiamo brevemente un altro sport che si gioca per lo strato interno la gomma bromobutilica. Alla
con una racchetta, il badminton che, pur poco mescola si aggiungono altri composti allo scopo
praticato in Italia, ha fatto il suo ingresso ufficia- di conferire agli pneumatici proprietà caratteristi-
le anche alle Olimpiadi (Barcellona 1992). Per il che, come il nero di carbonio che migliora la resi-
volano (in inglese “shuttlecock” per il suo andare stenza all’abrasione o la silice che impartisce allo
avanti e indietro e per le penne che porta applicate) pneumatico la particolarità di non indurire al fred-
c’è ancora oggi pochissima “chimica”: infatti, esso do, proprietà importante nella fabbricazione delle
ha un nucleo di sughero ricoperto di cuoio, che gomme da neve. Altri additivi sono degli antiossi-
può essere sostituito da materiali plastici di varia danti che contrastano l’azione dell’ozono e della
natura, sul quale sono fissate 16 penne che ne re- luce ultravioletta. Dal dosaggio di tutti i compo-
golano l’aerodinamicità e l’orientamento. Le pen- nenti dipendono le proprietà, e quindi gli usi, degli
ne sono tuttora di origine naturale (generalmente pneumatici, mentre dalla diversa vulcanizzazione
di oca) ma possono essere sostituite da materiale e dalle quantità di nero di carbonio e/o di silice
sintetico, più comune il nylon. dipende la loro maggiore o minore durezza.
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Nel 2016 la Pirelli ha realizzato [9] per la Formula nere alte prestazioni atletiche e di raggiungere tra-
1 ben sette tipi di pneumatici, cinque dei quali per guardi che un tempo erano addirittura impensabili.
piste asciutte e due per il bagnato. I due tipi più E il futuro ci riserva certamente altre nuove piace-
morbidi dei primi cinque (ultrasoft e supersoft), do- voli sorprese.
tati di una migliore aderenza all’asfalto, sono mag- Ma restano immutabili, a dispetto del tempo, i va-
giormente indicati per i circuiti stretti e tortuosi, ma lori che rendono lo sport uno dei più nobili esercizi
scontano una minore durata. Vale l’opposto per i degli esseri umani: la competizione leale, il rispet-
due tipi meno morbidi (medium e hard): durano di to per l’avversario, la sfida continua a superare i
più e sono indicati per i circuiti ad alta velocità. I propri stessi limiti.
due tipi studiati per il bagnato differiscono dai pre-
cedenti per avere il battistrada con differenti pro- BIBLIOGRAFIA
fondità delle scanalature. Naturalmente sta ai vari [1] R. Nicoletti et al., La Chimica e l’Industria
team delle scuderie in gara la scelta, solitamente online, 2017, 99(3), 56.
cruciale, degli pneumatici più adatti alla tipologia [2] Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry,
e alle condizioni del circuito nonché alle condizio- 7a Ed., J. Wiley & Sons, New York, 2009.
ni atmosferiche (temperatura dell’asfalto, pioggia [3] https://it.wikipedia.org/wiki/Fibra_di_
ecc.) che caratterizzano la gara. carbonio
Rimanendo nell’ambito degli pneumatici e dei [4] http://tennis-specialist.blogspot.it/2014/10/
nuovi materiali, possiamo concludere il nostro per- levoluzione-delle-racchette-da-tennis.html
corso con due buone notizie tratte dalla letteratu- [5] https://it.wikipedia.org/wiki/Salto_
ra chimica più recente: la prima riguarda la futura con_l%27asta
sostituzione del nero di carbonio negli pneumatici [6] a) Y. Inaba, et al., J. Human Kinetics, 2017,
delle nostre auto con il grafene [10] che è un na- 55, 2938; b) https://www.youtube.com/
nomateriale costituito da uno strato monoatomico watch?v=GTC3RaHN4tc
(quindi di spessore tra 0,1 e 0,5 miliardesimi di me- [7] X.Y. Zhang, J. Mechanical Eng. Res. Develop.,
tro) di atomi di carbonio. Ciò porterebbe a una si- 2016, 39, 217.
gnificativa riduzione dell’immissione in atmosfera [8] https://www.pirelli.com/tyres/it-it/
di diossido di carbonio (anidride carbonica, CO2) motorsport/homepage-f1
che il nero di carbonio produce invece in quantità [9] T.-H. Lin et al., Int. J. Green Energy, 2017,
considerevoli. Per il momento il costo di produzio- 14, 97.
ne del grafene è proibitivo (dell’ordine delle decine [10] A. Das et al., Appl. Mat. Interf., 2015, 7,
di migliaia di euro/kg) e il suo impiego in questo 20623.
come in tanti altri settori tecnologici rimane ancora
un sogno ad occhi aperti. Di sicuro, però, tra dieci Chemistry in Sport - Part 2:
anni di sperimentazione e di investimenti il sogno New Materials and Sport Equipments
potrà diventare una realtà concreta.
The materials used in sport equipments have evol-
La seconda notizia interessante [11] riguarda la
ved throughout the centuries. From raw materials
messa a punto di uno pneumatico che in caso di fo-
ratura è in grado di autocicatrizzarsi: trasformando, such as wood, twine, animal gut, bladder and hair
infatti, le “funzioni bromo” della gomma bromobu- of animals or natural rubber, the tremendous de-
tilica in gruppi ionici “bromuro di imidazolio”, si velopment of chemistry has led to innovative and
ottiene un materiale che possiede buone proprietà high-technology polymers, metals and synthetic
elastiche senza l’impiego di zolfo o di perossidi per hybrid materials. Recently equipment performan-
creare legami trasversali. Da qui la capacità di au- ces have been even improved by applications of
tocicatrizzarsi. nanotechnology in different sport sectors. Exam-
L’inarrestabile progresso delle scienze chimiche ples related to some specific and often popular
e l’avanzamento delle tecnologie hanno prodotto sports are illustrated.
tanti nuovi materiali che hanno permesso di otte-
LA CHIMICA E L’INDUSTRIA online | ANNO I | N° 4 | LUGLIO/AGOSTO 2017
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