Dal Mit, osso e madreperla artificiali

Il materiale artificiale, con la sua struttura "a mattoni", e sullo sfondo della vera madreperla

Sempre più spesso la tecnologia prende a prestito dalla Natura, le cui strutture evolutesi in milioni di anni sono in molti casi la soluzione più efficace per un problema. È quello che hanno fatto anche i ricercatori del Mit, che si sono ispirati alle ossa e alla madreperla per creare materiali artificiali.

Le ossa umane sono composte principalmente da due materiali, la rigida idrossiapatite e il morbido collagene. Da solo, nessuno dei due potrebbe reggere il peso del corpo: la prima si fratturerebbe troppo facilmente, il secondo si deformerebbe. Insieme, tuttavia, sono molto più resistenti: la presenza del collagene dissipa l'energia degli urti evitando che l'osso si rompa. I due materiali sono disposti secondo schemi gerarchici, cioè con geometrie che variano a seconda di quanto da vicino le si osserva, una cosa molto difficile da riprodurre artificialmente.

L'équipe di ricercatori del Mit guidata dal professor Marcus Buehler ha studiato questo tipo di struttura formata da un materiale duro e da uno morbido. Ha cominciato con simulazioni al computer, e poi ha realizzato dei campioni, usando una stampante 3D in grado di utilizzare contemporaneamente due diversi polimeri.

Sono stati prodotti tre diversi materiali compositi. Il primo utilizza una struttura simile a quella delle ossa e della madreperla, paragonabile a un muro in cui i duri "mattoni" sono circondati da morbida "calce". Nel secondo i due materiali sono invertiti, con una struttura simile a quella del minerale calcite. Il terzo, infine, adotta una struttura a squame di serpente.
I risultati sono stati soddisfacenti: le prove eseguite sui tre campioni hanno confermato le caratteristiche di resistenza simulate al computer. In particolare, quello che imita l'osso è risultato il più resistente alle fratture, 20 volte di più rispetto al più duro dei due costituenti.
Secondo gli autori della ricerca, pubblicata su Advanced Functional Materials, si tratta di un passo avanti verso la creazione di metamateriali, che avranno caratteristiche dissimili sia da quelli presenti in natura, sia da quelli finora creati dall'uomo.

©RIPRODUZIONE RISERVATA