Animali

Senza colla si attacca meglio

Un modello matematico per imitare gli insetti che camminano sui muri sfidando la gravità.

Senza colla si attacca meglio
Un modello matematico per imitare gli insetti che camminano sui muri sfidando la gravità.

Le superfici di contatto di alcuni insetti al microscopio. Dall'alto a sinistra in senso orario: cavalletta, ragno, geco e scarabeo. Più piccole le superfici, maggiore l'aderenza.
Le superfici di contatto di alcuni insetti al microscopio. Dall'alto a sinistra in senso orario: cavalletta, ragno, geco e scarabeo. Più piccole le superfici, maggiore l'aderenza.

Chi abita in campagna sa bene che ragni, lucertole ed altri animaletti hanno l'incredibile capacità di arrampicarsi ovunque, anche su superfici lisce come specchi. La natura ha dotato questi piccoli scalatori di strumenti dalle forme più varie che consentono loro di salire con agilità fin sui nostri soffitti: si va dai cuscinetti piatti delle cavallette ai milioni di setole posizionate sotto le zampe del geco. Ralph Spolenak e i suoi colleghi del Max Planck Institute for Metals Research di Stuttgart hanno messo a punto un modello matematico in grado misurare le performance di queste diverse forme, così da consentire la realizzazione di un materiale che possa aderire ai muri molto meglio di qualunque altra superficie presente in natura.
Meglio di Spiderman. L'attenzione dei ricercatori si è concentrata sugli animali che, come il geco, utilizzano sistemi di arrampicata a secco, cioè senza l'ausilio di sostanze collose. Questo piccolo sauro sfrutta un principio fisico noto come forza di van der Waals secondo il quale tra due superfici a contatto si instaurano deboli forze di attrazione molecolare. Il geco moltiplica queste forze facendo aderire alla parete i milioni di peli presenti tra le sue dita, fino ad ottenere una coesione che gli consente di sostenere il proprio peso.
Modelli elaborati nel passato partivano dall'assunto che le superfici di contatto fossero sferiche, ma in natura ciò non accade. Il modello di Spolenak tiene conto delle reali forme delle superfici utilizzate dai diversi animali siano esse superfici piatte, setole, speroni o ventose.
Piccoli e appiccicosi. Dagli studi emerge che all'aumentare del peso dell'animale, diminuisce la dimensione delle superfici di contatto e aumenta il loro numero. La minor forza di ogni contatto è più che compensata dal maggior numero di superfici, quindi il sistema adesivo nel suo complesso si rafforza. A dimensioni infinitesimali la forma più efficiente risulta essere quella toroidale (una specie di ciambella schiacciata).
Free climbing per robot. L'obiettivo della ricerca è di mettere a punto materiali adesivi a secco, che offrano un'alta tenuta e che possano essere utilizzati anche in condizioni ambientali avverse. Le applicazioni possibili sono molte: dallo sviluppo di insetti-robot in grado di arrampicarsi ovunque alla realizzazione di complementi d'arredo che possano essere spostati con facilità da una parete all'altra.

(Notizia aggiornata al 10 novembre 2004)

10 novembre 2004
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