Strutture microscopiche di pelli di lucertola (a sinistra) e microstrutture prodotte a laser che le imitano (a destra). L’inserto evidenzia le micro-fossette all’interno dei capillari.
La scienza bionica, si ispira, studia e utilizza le strutture trovate in natura per risolvere molti dei nostri problemi quotidiani. Il velcro, ad esempio, è una imitazione delle bardane che si attaccano ai vestiti camminando per i prati e che un ingegnere svizzero, Georges de Mestral, replicò in materiale sintetico creando appunto il velcro. Molte sono le soluzioni ingegnose che in natura si sono formate attraverso la selezione naturale, come i palmi prensili delle zampe di gechi e lucertole che permettono loro di camminare su muri e soffitti.
Sempre le lucertole, che vivono in ambienti estremamente secchi, riescono anche a raccolgiere magicamente la rugiada attraverso la loro pelle. Anche gli insetti dalla cuticola spessa si scuriscono quando si bagnano per la rugiada o la pioggia. Qualsiasi microstruttura governi questi processi potrebbe essere estremamente utile per risolvere problemi quotidiani, quali la lubrificazione dei motori, che serve a minimizzare l’atrito degli ingranaggi di milioni di automobili, senza contare il forte risparmio energetico che ne deriverebbe.
Questo è anche l’obiettivo del progetto europeo LiNaBioFluid. Gli scienziati hanno prima esaminato le strutture della pelle della lucertola e
della cuticola degli insetti e attraverso il miscoscopio a scansione elettronica hanno scattato una miriade di micro-immagini di queste superfici, analizzandone le straordinarie proprietà e caratteristiche. Infine, queste stesse strutture sono state replicate, attraverso avanzate tecnologie laser, su materiali inorganici rigidi come silicio, acciaio, bronzo e leghe di titanio, testandone poi la relativa riduzione di attrito e altre proprietà.
Nella riduzione dell’attrito, il team ha fatto uso di un principio ben noto nella biomimetica: nella micro scala, le superfici sapientemente irruvidite hanno meno attrito rispetto alle superfici perfettamente lisce.
Lucertola campestre.
Le potenziali aree di applicazione potrebbero essere quelle di riduzione dell’attrito nelle componenti micromeccaniche, i cuscinetti utilizzati nei motori a combustione e nella fabbricazione di microneedles usati per il rilascio transdermico dei farmaci.
In termini di riduzione di attrito il risultato dei test è stato molto significativo, con un abbattimento del 90% nei componenti micromeccanici utilizzati nei motori a combustione. Ma, comprendendo meglio il modo in cui i fluidi si muovono sulle superfici trattate con il laser e aumentando la complessità delle strutture superficiali, ossia dirigendo più attentamente i raggi laser che essenzialmente rimuovono piccolissimi pezzi dalla superficie del materiale lavorato si minimizzerebbe la resistenza fisica, essenziale per la futura applicazione industriale e anche per ridurre le emissioni di CO2″ nelle future applicazioni nanoelettroniche, di rilevamento e di fotocatalisi.
Il punto di forza di questo nuovo tipo di ricerca è la collaborazione fra biologi ed esperti di laser, che insieme possono scoprire più facilmente come funziona la natura e come imitarla.
a cura della Redazione
