Innovazione

I muscoli da Hulk, in fibra di carbonio

Per averli non basterebbe una vita in palestra: sollevano oltre 12 mila volte il loro peso e troveranno vaste applicazioni, dai robot alle protesi.

Per quanto ci si possa allenare, non c'è gara: da tempo i muscoli artificiali hanno superato le prestazioni di quelli che abbiamo ricevuto in dotazione dalla natura. Ora, un gruppo di ingegneri dell'Università dell'Illinois (USA) ne ha sviluppato uno in fibra di carbonio e silicone che è capace di sollevare oltre 12 mila volte il proprio peso, e che in futuro potrebbe essere impiegato per preparare protesi, impianti ortopedici o robot forzuti e flessibili.

La base di partenza. I ricercatori hanno ottenuto questo risultato mentre provavano a perfezionare una precedente versione di super-muscolo, realizzata con fili di nylon ritorti su se stessi, fino a formare una sorta di molla. L'idea era di mantenere la conformazione "attorcigliata" utilizzando un materiale ancora più resistente. Gli scienziati hanno scelto, quindi, la fibra di carbonio (che sopporta bene le sollecitazioni ma è allo stesso tempo leggera) resa più flessibile con l'aggiunta di una specie di silicone.

L'aspetto (ancora poco sexy) del muscolo in fibra di carbonio. © University of Illinois

Oh... issa! Per ottenere la contrazione e far piegare il muscolo si applica una lieve corrente elettrica alle estremità: il silicone si riscalda e spinge verso l'esterno le fibre di carbonio, facendo espandere il diametro del muscolo e accorciandone la lunghezza. Così il peso attaccato viene sollevato. Nei test è bastato uno stimolo contenuto per ottenere prestazioni da supereroe!

Un groviglio di muscolo artificiale di 0,4 mm di spessore ha sollevato un contenitore con 1,8 litri di acqua di 3,6 cm, con una corrente applicata di soli 0,172 volt per cm di lunghezza. Questo significa che è riuscito a issare un peso 12.600 maggiore del proprio, ma non solo: ha sopportato una tensione meccanica di circa 60 Megapascal e prodotto un lavoro specifico (cioè una variazione di energia per unità di peso) 18 volte maggiore di quello prodotto dai muscoli umani.

Chiavi in mano. Il team ha sviluppato, inoltre, un modello matematico che predice come funzionerà il muscolo a seconda dei parametri di partenza: una sorta di "libretto delle istruzioni" per chi volesse utilizzare il nuovo materiale nella robotica, nella preparazione di protesi o dispositivi per assistere nella deambulazione umana.

22 aprile 2018 Elisabetta Intini
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