Se l’obiettivo è quello di realizzare una pelle artificiale che possa modificarsi quasi istantaneamente permettendo la mimetizzazione con l’ambiente circostante, perché non apprendere dagli animali che in questo sono “maestri”? Parliamo dei cefalopodi, in particolare polpi e seppie, ai quali il team di ricerca della Cornell University, in collaborazione con il biologo Roger Hanlon del Marine Biological Laboratory (Massachusetts), si è ispirato per la creazione di questa nuova pelle per i soft robots.

Abbiamo già visto come l’ingegneria possa spesso ispirarsi alla natura. Ne sono stati esempi la foglia di spinacio utilizzata come scaffold per la crescita di cellule cardiache e l’adesivo super resistente che replica il comportamento di una sostanza prodotta dalle lumache.

Una pelle che imita la formidabile capacità di deformazione dei polpi

Mimetizzazione Sepia apama
Mimetizzazione di una seppia gigante australiana (Sepia apama)
Credit: Roger Hanlon

Siamo stati attratti da come i cefalopodi siano efficienti nel cambiare la struttura della loro pelle, così abbiamo tratto ispirazione dai muscoli che permettono ai cefalopodi di controllare la loro consistenza e implementato queste idee in una tecnica per controllare la forma di materiali morbidi ed estensibili.” Così James Pikul, l’autore principale, commenta la ricerca. Polpi e seppie, infatti, sono caratterizzati da una spiccata capacità di cambiare velocemente colore e forma della propria pelle, fino a formare complesse strutture 3D che permettono loro di prendere le sembianze dell’ambiente circostante. Ciò è reso possibile dalle papille, che consistono in idrostati muscolari, ovvero insiemi di muscoli che si muovono senza essere sostenuti dalle ossa (ne è un esempio la nostra lingua). Le papille sono presenti in molti animali, ma nessuno ha l’abilità di estenderli e retrarli quasi istantaneamente come fanno i cefalopodi.

I ricercatori hanno allora cercato una soluzione che implementasse questo tipo di struttura in un modo semplice, efficace e facilmente controllabile. Il risultato è un materiale programmabile formato da una maglia in fibra incorporata in una gomma siliconica, attivabile pneumaticamente. Alcune sezioni sono vincolate permettendo così a quelle libere di espandersi quando gonfiate ad aria.

Dettaglio della pelle ispirata ai polpi
Due implementazioni del materiale. A sinistra possiamo vedere come si mimetizzi facilmente con altri ciottoli grigi. A destra, invece, prende la forma della pianta Graptoveria amethorum.
Credit: Shepherd et al., Science

Questo è un classico esempio di ingegneria bio-ispirata.

Afferma Roger Hanlon.

Molteplici potrebbero essere le applicazioni. Gli ingegneri ipotizzano di poter realizzare una configurazione per cui il materiale potrebbe riflettere la luce nella sua conformazione 2D ed assorbirla quando assume una forma 3D. Questo sarebbe utile in circostanze in cui è richiesto di regolare la temperatura del materiale. Inoltre, la capacità di passare da superfici 2D a strutture 3D si rivelerebbe un efficacie controllo della velocità per gli oggetti che devono muoversi in aria o acqua.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Science.

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