I superpoteri del geco #LegaNerd
3

E’ entusiasmante andare alla scoperta delle abilità più sorprendenti degli animali, dei loro superpoteri, e studiare poi quali meccanismi rendono possibili determinati fenomeni nella natura. Molti ricercatori e ingegneri, sulla scia del genio Leonardo Da Vinci che studiò l’anatomia e il volo degli uccelli per progettare alcuni suoi macchinari, si sono dati da fare nell’ideare materiali nano-strutturati bio-ispirati.

Mostra Approfondimento ∨

Le zampe del geco hanno attirato molta attenzione per la capacità di aderire a una varietà di superfici, senza la necessità di usare secrezioni adesive. Recenti studi sulle setae poste nella parte inferiore delle zampe, hanno dimostrato che le forze attrattive che tengono i gechi attaccati alle superfici sono interazioni di van der Waals tra setae finemente divise e le stesse superfici. Il fatto che queste interazioni non coinvolgano liquidi né gas è fondamentale: i gechi possono aderire al vetro smerigliato, su sostanze lisce a livello molecolare come l’arseniuro di gallio, su sostanze idrofile e idrofobe, oltre che nel vuoto o sott’acqua

I gechi possono resistere a una forza di trazione parallela di 20,1 newton (circa 2 kg) il che gli consente per esempio di aggrapparsi a una foglia dopo una caduta di 10 cm toccandola con una sola zampa. Sulle zampe dei gechi vi sono circa 14.100 setole per millimetro quadrato. Le setole si dividono in centinaia di diramazioni, le cui estremità sono larghe solo 0,2 micrometri, contro i 10 dei capelli umani. Per farle aderire alla superficie occorre una piccola forza di precarico. Per staccare la zampa il geco non deve fare fatica: basta cambiare l’inclinazione delle setole e la forza di adesione viene a mancare. Se le zampe si sporcano bastano pochi passi sul vetro pulito affinché si puliscano. Le proprietà chimiche del teflon, caratterizzato da bassissime interazioni di van der Waals, lo rendono l’unica superficie conosciuta sulla quale le zampe del geco non sono in grado di aderire.

Si potrebbero realizzare ad esempio adesivi “speciali” o vere e proprie tute di spider-man dotate di guanti nano-strutturati che reggerebbero teoricamente il peso di 100 uomini, la sfida ovviamente sta nel simulare il facile distacco e il meccanismo di auto pulizia. Sono già stati creati dei geko-robot e in un futuro questi nuovi materiali potranno avere innumerevoli applicazioni.

Se ciò è possibile dobbiamo ringraziare anche l’ingegneria, nonostante venga considerata il fratello ritardato della fisica dal mitico Sheldon.

Sono stati osservati altri due materiali in natura molto interessanti: la tela del ragno e la foglia di loto. La tela del ragno oltre ad essere resistente quanto all’acciaio ha il primato per quanto riguarda la tenacia, un segmento di tela ad esempio può essere allungato fino a dieci volte la propria lunghezza.

La foglia di loto invece è il meno adesivo, una sua caratteristica fondamentale infatti è quella di rimanere sempre pulita (per questo viene considerata sacra da alcune popolazioni) in quanto le goccioline d’acqua rotolano sulla superficie idrofoba portando con loro lo sporco.

In questo video Nicola Pugno, che ho avuto il piacere di ascoltare in una conferenza organizzata dal mio liceo, spiega in modo più preciso di wikipedia come funziona il meccanismo delle zampe del geco, fa riferimento anche alla tela del ragno e alla foglia di loto e vengono illustrate le probabili applicazioni di materiali nano strutturati bio- ispirati.

Per approfondire:
Gekkonidae (Wikipedia.it)

Aree Tematiche
Fisica Ingegneria Meccanica Natura Robotica Scienze Tecnologie
Tag
giovedì 24 maggio 2012 - 11:37
Edit

Lega Nerd Podcast

Lega Nerd Live

LN Panic Mode - Premi "P" per tornare a Lega Nerd