Innovazione

Ossa e legno ispirano materiali leggeri e resistenti

Una microstruttura ispirata a materiali naturali permetterà di creare oggetti leggeri e resistenti utilizzabili in diversi settori, dalla chirurgia plastica all'aeronautica.

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.

dollaro della sabbia
I buchi delle microstrutture possono avere la forma di una sfera (come quelli presenti negli scheletri dei cosiddetti dollari della sabbia, in foto, ricci marini piatti che ricordano delle monete), di un diamante (come quelli delle ossa), di una colonna (come quelli del legno) o di una lenticchia (come quelli delle corna animali). © Carrie's Camera | Shutterstock

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.

6 maggio 2022 Chiara Guzzonato
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