Diego Misseroni ©UniTrento ph. Pierluigi Cattani Faggion

Ricerca

La magia di una piega

Diego Misseroni, passione per la ricerca dalla falegnameria allo Erc per progettare nuovi metamateriali

6 marzo 2024
Versione stampabile
Elisabetta Brunelli
Ufficio Stampa e Relazioni esterne

Mentre descrive il suo lavoro di ricerca, le sue mani non stanno mai ferme. Come un prestigiatore che estrae dal cappello qualche sorpresa sempre nuova, Diego Misseroni tira fuori da armadi e cassetti oggetti curiosi costruiti per rappresentare teorie della meccanica delle strutture e dei materiali. D’altra parte racconta che, fin da ragazzino, è stato appassionato di costruzioni e ingranaggi. Complice anche la falegnameria di famiglia, che era come una stanza dei giochi. Il legame con la comunità di origine resta vivo, nonostante periodi di studio e ricerca all’estero e riconoscimenti internazionali per lo sviluppo dei metamateriali. Professore associato di Scienza delle costruzioni, di recente chiamato nel ruolo di professore ordinario di Costruzioni e strutture aerospaziali, al Dipartimento di Ingegneria civile ambientale e meccanica dell’Università di Trento Diego Misseroni ha ottenuto lo Erc con S-Foam (Self-Foldable Origami-Architected Metamaterials). Nel progetto, iniziato nel 2024 e che si concluderà a fine 2028, utilizza la tecnica degli origami (l’arte di piegare la carta) e dei kirigami (l’arte di tagliare la carta) per progettare materiali dalle proprietà meccaniche estreme e adattabili all’ambiente circostante.

Professor Misseroni, come nasce la sua intuizione di applicare l’arte all’ingegneria?

«A innescare in me la scintilla è stato osservare come le linee di piegatura della carta riuscissero a determinare forme molto diverse, più estese o più contratte. Questo concetto si rivela cruciale nel modellare in modo significativo le proprietà meccaniche di un materiale. D’altra parte, non è un mistero che nell’arte dell’origami siano coinvolte in profondità la matematica e la geometria. Di conseguenza, ho pensato di ingegnerizzare l’arte della piega per creare dei materiali dalle proprietà estreme».

Cosa significa ingegnerizzare la piega?

«Significa progettare la microstruttura del materiale affinché favorisca la formazione di una linea di piega in posizioni specifiche. Questo implica incorporare dell'intelligenza nel metamateriale. Le sue proprietà fisiche, come la rigidezza o la resistenza, saranno ottimizzate in base agli stimoli esterni a cui il materiale sarà sottoposto come, ad esempio, possono essere variazioni di temperatura e onde sismiche».

E come si riesce a fare questa magia?

«La “magia” è agire a livello di microstruttura. Incorporare le linee di piegatura nel materiale fin dalla progettazione in modo risultino integrate (embedded). Tuttavia, l'audace obiettivo che mi sono posto con il mio progetto Erc è andare oltre il paradigma di dover inserire le linee di piegatura fin dalla fase iniziale. In questo modo rendiamo il materiale capace di rispondere in modo autonomo all’ambiente circostante sfruttando solamente la meccanica, la sua microstruttura, senza la necessità di ricorrere all’elettronica. A seconda delle proprietà che intendo conferire ai materiali architettati (Architected Metamaterials) e alle funzioni che dovranno svolgere, distribuirò al loro interno difetti programmati (defects by design) per localizzare la deformazione e innescare la formazione delle linee di piegatura in punti diversi in risposta a specifiche azioni esterne».

Quali sono le applicazioni potenziali alle quali guarda il suo progetto?

«Nel mio progetto guardo soprattutto a bracci robotici e manipolatori capaci di afferrare oggetti senza danneggiarli. Altre applicazioni sono previste per i materiali e le strutture aerospaziali. Poi c’è tutto l’ambito dei dispositivi indossabili che devono adattarsi ai movimenti umani e dei dispositivi medici per la chirurgia o il monitoraggio sanitario di specifiche patologie. Una frontiera in rapida evoluzione è infine quella di microstrumenti per trasportare i farmaci all’interno del corpo (e qui mostra un oggetto nero e giallo ripiegato). Arrivato all’interno dell’organismo, questo si aprirà a fisarmonica e, muovendosi come un lombrico, giungerà al punto dove dovrà rilasciare la sostanza farmacologica».

Perché vincere un finanziamento Erc è così importante?

«Ottenerlo permette di avere indipendenza, di costruirti il tuo gruppo di ricerca e di inseguire dei sogni come quello di fare ricerca in ambiti nei quali sarebbe altrimenti impossibile. Per me che amo soprattutto l’attività sperimentale, di laboratorio, ottenere questo grant si traduce in un'opportunità straordinaria per trasformare i sogni di ricerca in realtà».

A che punto è la ricerca sui metamateriali ispirati dall’origami nel mondo?

«È un ambito di ricerca piuttosto avanzato negli Stati Uniti, mentre in Europa siamo davvero pochissimi gruppi a occuparcene».

Come è nata la sua passione per il mondo della ricerca?

«Fin da piccolo sono stato appassionato di modellismo, di attività artigianali e di ingegneria meccanica. Curioso di capire il funzionamento degli ingranaggi. Soddisfatto di costruire qualcosa con le mie mani. Una passione che è nata con mio papà, in falegnameria. Sono cresciuto con l’idea di diventare un progettista di grandi opere. E, terminate le superiori, mi sono iscritto al corso di laurea in Ingegneria civile. Quello che ha cambiato la mia visione e fatto appassionare alla ricerca è stato seguire le lezioni di Scienza delle costruzioni del professor Bigoni. La sua capacità di coinvolgerci e il fatto che portasse dei modellini a lezione per dimostrarci la tangibilità delle formule teoriche, ha suscitato in me un interesse profondo. Vedere le strutture rispondere e deformarsi in risposta ai carichi applicati ha innescato in me questa passione profonda per la ricerca. Dopo la laurea ho quindi proseguito gli studi con il dottorato in Engineering of Civil and Mechanical Structural Systems, sempre all’Università di Trento. Poi ho svolto dei periodi di ricerca all’Università di Liverpool, al Georgia Tech di Atlanta e infine alla Princeton University».

Nonostante le esperienze all’estero, le relazioni con gruppi di ricerca di altri paesi e continenti, numerosi e importanti riconoscimenti internazionali, ha sempre mantenuto i contatti con la sua comunità di origine. Quanto conta per lei questo legame?

«Per me è un legame molto forte, profondo. Sono nato e cresciuto in Trentino, in Val di Sole. È qui che la mia famiglia mi ha insegnato l’umiltà, la voglia di lavorare, l’onestà, il rispetto degli altri. Terzolas, il mio paese di origine, è un luogo dove ci si conosce tutti, creando un senso di comunità unico. È qui che vivo e spero di continuare a viverci anche in futuro. Mi fa sentire accolto tra persone di famiglia, sempre pronte a offrire il loro sostegno e la loro vicinanza. È un sentimento di cui vado fiero e che mi rende grato di appartenere a questa comunità».