biomimetica

Per inventare qualcosa di davvero funzionale, la strada migliore resta sempre la stessa: guardare cosa ha già fatto la natura. Milioni di anni di evoluzione hanno perfezionato strutture che oggi, finalmente, la scienza comincia a riconoscere come superiori a qualsiasi soluzione ingegneristica tradizionale. Stavolta la scoperta arriva dal Giappone e riguarda un materiale ispirato alle ali di farfalla, capace di resistere agli urti in modo sorprendente. E no, non si parla solo di applicazioni aerospaziali: le ricadute pratiche potrebbero essere molto più vicine alla vita quotidiana, inclusa la protezione dai terremoti. Alla Tohoku University, in collaborazione con i colleghi della Wuhan University of Technology, un gruppo di ricercatori ha deciso di guardare da vicino le ali delle farfalle. Non per ammirarne i colori, ma per studiarne la struttura interna. Quelle ali, così sottili e apparentemente fragili, nascondono una rete di venature incredibilmente sofisticata. È proprio questa rete che consente agli insetti di distribuire gli sforzi meccanici con un'efficienza che l'ingegneria moderna fatica ancora a eguagliare. Il reticolo BCCB: come funziona la struttura che imita la natura Partendo da questa osservazione, il team ha sviluppato un nuovo tipo di reticolo strutturale chiamato BCCB. La particolarità? Invece di cercare di migliorare la resistenza dei materiali cambiandone la composizione chimica, una strada che di solito è costosa e richiede tempi lunghi, qui ci si è concentrati esclusivamente sulla forma. In pratica, è la geometria a fare tutto il lavoro. Imitando la disposizione delle vene nelle ali delle farfalle, i ricercatori hanno creato una struttura che gestisce lo stress meccanico seguendo un percorso di deformazione a X. Questo significa che quando il materiale subisce un impatto o una pressione, l'energia non si concentra in un punto solo (che è il modo in cui normalmente le cose si rompono), ma viene ridistribuita lungo percorsi incrociati. Il risultato è un materiale che si è dimostrato incredibilmente resistente, molto più di quanto ci si aspetterebbe dalla semplice composizione di cui è fatto. Dall'ingegneria biomimetica alle applicazioni concrete Quello che rende questa ricerca particolarmente interessante è il campo di applicazione. L'ingegneria biomimetica, cioè la disciplina che prende ispirazione dalle soluzioni biologiche per risolvere problemi tecnici, ha già prodotto innovazioni notevoli in ambito aerospaziale. Ma il reticolo BCCB potrebbe trovare spazio in contesti molto più "terreni". Strutture edilizie progettate per resistere meglio ai terremoti, componenti industriali più leggeri ma altrettanto robusti, sistemi di assorbimento degli urti per veicoli: le possibilità sono tante. Il punto chiave è che non si tratta di un materiale nuovo nel senso classico del termine. Nessun elemento chimico raro, nessuna lega speciale. Tutta la differenza la fa l'architettura interna, la geometria con cui i componenti sono disposti. Ed è esattamente quello che fanno le ali delle farfalle da milioni di anni: con pochissimo materiale, ottenere la massima efficienza strutturale. La collaborazione tra Tohoku University e Wuhan University of Technology ha dunque portato alla luce un principio che potrebbe cambiare il modo in cui vengono progettate le strutture resistenti agli urti e alle sollecitazioni meccaniche estreme, spostando il focus dalla chimica alla geometria.

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Ali di farfalla: il materiale giapponese che resiste a qualsiasi urto