La natura ispira materiali leggeri e resistenti

La natura è spesso fonte di ispirazione per gli scienziati: dopo i cuscinetti adesivi che imitano la presa dei gechi e il film termoisolante che ricalca il funzionamento della pelle dei calamari, ora è il turno di una microstruttura porosa ispirata alle ossa, al legno e ad altri materiali bucati presenti in natura. L’idea è di un team della Princeton University e del Georgia Tech, che mira a creare materiali super resistenti e leggeri da utilizzare in diversi ambiti – dalla produzione di protesi facciali alla costruzione di componenti per aeroplani. I risultati della ricerca sono pubblicati su Advanced Materials.

Questione di buchi. Molti materiali naturali sono pieni di buchi: quelli nelle ossa, ad esempio, le rendono leggere e, in alcuni casi, consentono il passaggio dei fluidi corporei.

Le microstrutture progettate dai ricercatori hanno buchi di diversa grandezza, forma e orientamento: grandezze diverse rendono il materiale più o meno denso, forme diverse ne cambiano la rigidità, mentre un diverso orientamento dei buchi garantisce maggiore rigidità ad alcune zone messe sotto sforzo.

Dalla chirurgia agli aerei. Per dimostrare i potenziali usi di queste microstrutture, i ricercatori hanno sviluppato e stampato in 3D un impianto facciale simile a quelli che si usano per ricostruire i volti segnati da grosse lesioni subìte in incidenti d’auto. Per farlo, hanno combinato sezioni con buchi di forme diverse per creare una struttura sufficientemente rigida e resistente al meccanismo della masticazione, ma abbastanza porosa da permettere la ricrescita ossea. 

Per provare che la struttura è tutto ciò che conta e che può avere diversi usi, gli studiosi hanno progettato anche un oggetto totalmente diverso: un pezzo di supporto di un motore a reazione di un aeroplano, che deve essere allo stesso tempo resistente e leggero. Attualmente si tratta solo di prototipi, ma il team è al lavoro per sperimentare nuove proprietà dei materiali e scovare nuovi possibili usi delle microstrutture.