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MATERIALI INNOVATIVI E TECNOLOGIE SMART NELLE DISCIPLINE SPORTIVE

Da sempre l’evoluzione tecnologica ha segnato fortemente le pratiche sportive, dall’automobilismo al ciclismo, dal nuoto al tennis, dall’atletica al calcio. Non c’è disciplina sportiva che non sia stata interessata dall’innovazione. Spesso anticipando soluzioni poi trasferite in altri ambiti o facendone proprie altre finalizzandole al miglioramento delle performance degli atleti. La tecnologia e le scoperte scientifiche hanno cambiato radicalmente l’approccio sia agli sport individuali sia a quelli di gruppo. Un approccio multidisciplinare che vede in primo piano nuovi materiali, nuovi processi produttivi e innovative tecniche di progettazione e simulazione. Ma anche, oggi più che mai, dispositivi smart wearable (cioè che si indossano) e sistemi sensoristici per il monitoraggio della pratica sportiva non disgiunti dalle analisi dei big data. Dato l’aspetto divulgativo di questa trattazione proverò a passare in rassegna alcune di queste innovazioni senza avere la pretesa dell’esaustività e completezza.


1. Nuovi materiali 

Materiali per indumenti ed accessori

Il giusto abbigliamento sportivo prevede l’impiego di materiali appositamente studiati per soddisfare al massimo le esigenze dell’atleta, garantendo un’ottima resistenza e, allo stesso tempo, vestibilità e comfort. I tessuti tecnici per esempio favoriscono una migliore resa non solo perché permettono un’ampia gamma di movimenti in piena libertà, ma soprattutto perché non irritano la pelle e ne favoriscono la traspirazione, proteggendola al contempo dagli agenti atmosferici. Nell’ambito dei materiali tecnici vengono impiegate fibre naturali, artificiali, sintetiche e inorganiche. Le fibre sintetiche sono utilizzate in misura crescente soprattutto per la loro versatilità, poiché è possibile conferire ai capi d’abbigliamento caratteristiche adeguate alle varie esigenze e applicazioni. Inoltre, consentono utilizzi e performance che le fibre tradizionali non potrebbero eguagliare. Le loro caratteristiche principali sono: la resistenza alle sollecitazioni di natura meccanica, la capacità di scambio termico e la durata nel tempo. In particolare, questi tessuti, essendo leggeri e favorendo una elevata traspirabilità, si asciugano anche più facilmente rispetto al normale cotone, evitando attriti con la pelle che causerebbero irritazioni. Tali peculiarità sono ottenibili intervenendo principalmente sul procedimento di lavorazione del prodotto desiderato. Per una disamina generale come questa è giusto ricordare uno dei più famosi materiali che ha fatto la differenza nelle discipline praticate in acqua o in ambienti con elevata umidità: il neoprene.  Questo rende il capo di abbigliamento impermeabile e termoregolabile, anche migliorato con col  teflon, materiale isolante che forma una sorta di barriera invisibile su ogni fibra del tessuto, ostacolando l’assorbimento dei liquidi.

Le discipline in cui trovano impiego elementi protettivi sono troppo numerose per darne un elenco completo. In molte di esse sono usate ginocchiere, parastinchi, paragomiti, nonché di protezioni rigide, semirigide e soffici applicate sui fianchi per proteggere il bacino. I materiali utilizzati allo scopo hanno subìto, nel corso degli anni, sostanziali evoluzioni. Dal cuoio imbottito con lana e altri tessuti di origine materiale e animale, che erano in passato i materiali di elezione, si è passati a metalli leggeri, sempre imbottiti con materiali soffici capaci di adattarsi alla superficie corporea senza provocare traumatismi. Attualmente i più usati sono il PVC, la fibra di vetro, la fibra di carbonio, il kevlar e le combinazioni carbonio-kevlar.

Dato l’interesse del lettore per la corsa ed il running, una menzione va fatta sull’evoluzione degli indumenti ed accessori per tale disciplina. La corsa si pratica anche in condizioni ambientali e climatiche non favorevoli e molto variabili tanto che gli indumenti ed accessori utilizzati sono spesso classificati con una terminologia specifica tecnica come  Fit Dry, Cooldry o Climacool.  L’abbigliamento da running invernale deve essere caratterizzato da materiali che consentono al corpo di mantenere la temperatura e permettere nel contempo la traspirazione, l’impermeabilità e la traspirabilità. Uno dei materiali tecnici maggiormente conosciuti e utilizzati è il Gore-Tex, anch’esso dalle caratteristiche di progettabilità a seconda dello scopo finale (indumento, calzatura o altro ancora).

2. Tecnologie smart wearable

Abbiamo visto come i nuovi materiali hanno accompagnato l’evoluzione di gran parte delle discipline sportive sia individuali sia quelli di squadra o di gruppo. Ma se da un lato l’avvento dei nuovi materiali ha certamente migliorato le performance agonistiche degli atleti, dall’altro poco aggiungono alla strategia nell’arco dello sviluppo esecutivo delle discipline. In altri termini la definizione di “una strategia di gara” ha bisogno di rilevazioni, tempi, parametri ed ogni altro dato che possa interpretare una performance in relazione a diverse variabili, ed essere in grado di indicare un comportamento piuttosto che un altro dell’atleta durante lo svolgimento della gara o in fase di preparazione atletica.  Ci si riferisce in particolare ai  dispositivi hi-tech da indossare (detti wearable) per lo sport il cui sviluppo negli ultimi anni è stato caratterizzato da una maggiore trasformazione tecnologica,  fermento ed interesse. Un flusso d’innovazione di cui già da ora è possibile vedere frutti concreti rispetto a quelli più artigianali, si fa per dire, di qualche anno addietro.  A fronte del moltiplicarsi delle tipologie di prodotto sono aumentati anche gli sport supportati. Non solo corsa, ma anche bici, nuoto, sci, attività in palestra, camminata o durante l’allenamento ad intervalli (interval training).

La preparazione atletica segue regole precise e gli sforzi degli atleti sono monitorati attraverso dispositivi sensoristici che ne segnalano, ad esempio nel gioco di squadra come il calcio o il basket, la posizione in campo e le zone occupate per affinare schemi di gioco e tattiche da utilizzare. Tanto che durante alcune gare sono permessi suggerimenti dati direttamente all’orecchio dell’atleta. Anche se è ancora viva una vecchia scuola che non ammette l’aiuto della tecnologia nello sport, tuttavia con vita corta visto che ormai tutti gli atleti devono conoscere il funzionamento dei vari device ed applicazioni a loro dedicati per raggiungere risultati ancora più importanti. Ormai ogni allenatore deve saper convivere con tablet e numeri. Tanto che si sta diffondendo l’acronimo 2S per indicare lo Smart-Sport, cioè un sistema o approccio innovativo e affascinante alle discipline sportive, in grado di fondere tecnologia, analisi qualitativa ed entertainment, con l’obiettivo di arricchire l’esperienza sportiva. Una nuova frontiera e forma di relazione attraverso la messa in campo di un preciso modello: il data-driven. Nel dettaglio, si tratta dell’impostazione di una strategia partendo dall’analisi statistica dei dati provenienti dalle varie fonti, permettendo sia di pianificare sia di monitorare gli obiettivi, fornendo all’atleta professionista la possibilità di vivere esperienze tanto esclusive quanto immersive. Sintetizzando: tecnologia e innovazione digitale a servizio dello sport, attraverso il ricorso, sempre più frequente, ai Big Data nelle performance atletiche. Gli allenamenti sono iper-personalizzati a seconda della struttura fisiologica dell’atleta e vengono studiate le possibilità dei risultati legati alle differenti strategie. Con quale esito? L’analisi ed elaborazione della mole dei dati rappresenta un vantaggio non solo prestazionale, ma soprattutto competitivo. In tale ambito l’innovazione copre dunque sia gli aspetti cosiddetti hardware/software e quelli dell’analisi dei dati. Nel primo caso si tratta di ottimizzare le funzioni di percezione e rilevamento dei dati atletici attraverso lo sviluppo di nuovi sensori. E qui si apre un mondo interessante fatto di ricerca sui materiali smart come gli ossidi nano strutturati, alcuni materiali porosi polimerici o ibridi, semiconduttori organici molecolari o polimerici; semiconduttori organici e inorganici. Con ricerche strategiche di frontiera come il grafene, il litio, il quarzo mediate da ricerche in ambito optoelettronico del settore aerospaziale e della medicina. Un universo di potenzialità ancora sconosciute con poli di studio di eccellenza presenti anche in Puglia (ENEA di Brindisi – Lab. Sensori, CNR, Università del Salento e Politecnico di Bari).  E poi i Big Data. Una tecnica e un approccio oramai utilizzata in tutti i settori delle attività umane. In parole semplici i Big data rappresentano quella tecnica atta a correlare dati provenienti potenzialmente da fonti eterogenee, quindi non soltanto i dati strutturati, come i database, ma anche non strutturati, come immagini, email, dati GPS, informazioni prese dai social network. E, nel nostro caso, dai sensori. Siamo inaspettatamente entrati nel campo della AI – Intelligenza artificiale e del machine learning (metodo di analisi dati in grado di automatizzare la costruzione di modelli analitici) che consentono ad atleti professionisti e staff tecnici di oltrepassare la semplice descrizione della performance in campo, grazie ad analisi predittive e suggerimenti dettagliati che permettono l’ottimizzazione di una strategia oppure di un gesto tecnico. Big Data e sport un binomio nuovo ancora tutto da analizzare a fondo. Forse anche con alcuni aspetti etici ancora da valutare nella misura in cui tale “invasione di campo” da parte delle tecnologie rendano “meno umano” la pratica sportiva professionistica.  Alcune ambiti sportivi ne fanno un uso ormai diffuso e dettagliato. Negli USA ad esempio per il basket o per il baseball. Un orizzonte ancora tutto da chiarire. Ma in un futuro distopico non è difficile ad esempio immaginare la presenza di “allenatori virtuali” attenti a quanto accade in campo; di certo non incline a gestire la pressione emotiva di una gara e tuttavia più incentrato su dati e numeri, fornendo indicazioni strategiche basilari agli analisti in grado di leggere quanto avviene in campo.

 

Ing. Pietro Talmesio – Primo Ricercatore in Scienza dei Materiali

Direttore Gestione Centro Ricerche ENEA di Brindisi 

 

Bibliografia:

  1. Talmesio – A. Passaro – O. Manni – Brevetto 2004A000024 “Trattamento superficiale di materiali polimerici termoplastici rinforzati o meno per migliorarne le proprietà di adesione” (2004)

R.P. Brown, Polymers in sport and leisure, Rapra Review Reports, Report 135

K.E. Easterling, Advanced materials for sports equipment, New York, Chapman and Hall

  1. Talmesio – FLUENT Forum at Ferrari – FRP and sport – Maranello (Modena), 2002 – P. Talmesio
  2. Talmesio – Materials Composites and vacuum bag process – Brasilia, 2004

Studi e Ricerche dell’ENEA, Università del Salento e Consorzio CETMA

Info sull’autore

Scritto da Salvatore Incalza / Administrator, bbp_keymaster il Nov 23, 2020

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