Le squame dei pesci ispirano guanti corazzati flessibili

tradotto da Daniel Fantasia per AISO Associazione Italiana Studi sulle Origini

Vestiti di protezione dovrebbero combinare la durezza (resistenza alle perforazioni) con la flessibilità. Ma i materiali più duri sono normalmente rigidi. Questo viene risolto inserendo pezzettini di una sostanza dura assieme ad uno strato più morbido, es. lorica squamata, armatura romana con squame metalliche cucite sul vestito.

Ingegneri dell’università McGill a Montreal hanno modellato l’armatura sulle pelli squamose di pesci con squame sovrapposte, come quelle della spigola e dell’alligatore (foto in basso). Hanno fatto diversi esperimenti sulla pelle e sulle squame stesse per scoprire quanto dura e resistente (resistenza alla frattura) fossero, e come si rompessero. Gli ingegneri hanno scoperto che le squame più piccole sono più resistenti alle perforazioni e che rappresentano “il materiale a base di collagene più duro conosciuto”.¹

scales — Primo piano delle squame sovrapposte

I ricercatori hanno utilizzato la modellazione computerizzata per ottenere la migliore soluzione, hanno ottenuto delle squame da strisce di ceramica dura, alumina (Al₂O₃), di 0.6 mm di spessore, e le hanno incollate ad una striscia elastica tesa. Quando la striscia è stata rilasciata, le squame sono scivolate le une sulle altre andandosi a sovrapporre. Questa composizione di squame è stata poi incollata ad una morbida membrana elastica in silicone.

E’ stato scoperto che questa membrana con la corazza squamata era ancora molto flessibile, ma che la durezza non era stata compromessa. Al contrario, la corazza era infatti più resistente alle perforazioni rispetto ad uno strato di ceramica continuo. Inoltre, anche dopo molteplici perforazioni, la corazza mantiene la sua resistenza, anche se le perforazioni sono a sole due squame di distanza.

Kevlar-glove — Un guanto di Kevlar parzialmente coperto da una pelle sintetica squamata: Dito in posizione (a) estesa e (b) in posizione piegata.

Naturalmente, c’è stato il normale omaggio all’evoluzione non basato su alcun fatto:

“Dopo milioni di anni di evoluzione, gli animali hanno sviluppato sistemi protettivi ad alta efficienza per resistere a minacce meccaniche della predazione, lotte fra specie ed ambienti pericolosi”.²

Ma come sempre, l’evoluzione non ha contribuito con nessun contenuto scientifico genuino su come funzionasse la corazza, o come si fosse formata. Gli scienziati non si sono certamente affidati a mutazioni casuali ed alla selezione naturale per ottenere i loro guanti corazzati! Questo è uno dei tanti esempi di ingegneri umani che imparano dal Creatore della natura – un campo in rapida espansione chiamato biomimetica o biomimica.³

Note e referenze

McGill University, Protective wear inspired by fish scales: Ceramic-covered gloves offer industrial workers increased protection from piercing (Vestiti protettivi ispirati da squame di pesci: Guanti ricoperti di ceramica offrono ai lavoratori industriali maggiore protezione dalle penetrazioni), sciencedaily.com, 24 Gennaio 2017. Torna al testo.
Martini, M. and Barthelat, F., Stretch-and-release fabrication, testing and optimization of a flexible ceramic armor inspired from fish scales (Test di fabbricazione “Tira e molla” ed ottimizzazione di una corazza di ceramica flessibile ispirata dalle squame di pesce), Bioinspiration & Biomimetics 11:0066001, 13 Ottobre 2016 | doi:10.1088/1748-3190/11/6/066001. Torna al testo.
Leggi l’articolo all’indirizzo creation.com/design#biomimetics. Torna al testo.