Macchinari più efficienti e impianti medici migliori grazie alle lucertole del deserto

Macchinari più efficienti e duraturi, impianti medici migliorati e nuove tecnologie di controllo dei fluidi sono alcune delle potenziali applicazioni che emergono dallo studio della pelle della lucertola cornuta del deserto. Un esempio mirabile di biomimetica.

L’efficienza energetica di milioni di macchinari potrebbe migliorare grazie alla lucertola cornuta del deserto. Il motivo è che studiando la pelle di questi animali, un gruppo di ricercatori del progetto LiNaBioFluid finanziato dall’UE ha scoperto come realizzare acciaio, titanio e silicio con un coefficiente di attrito inferiore al 50% rispetto ai prodotti attuali. Questo permetterà di produrre cuscinetti molto più efficienti per le applicazioni meccaniche, riducendo il consumo di energia, le emissioni di CO₂ e l’usura che riduce la durata delle macchine.

I ricercatori hanno anche identificato usi medici, tra cui impianti in titanio per prevenire la crescita eccessiva di tessuti e cellule. Serviranno per ridurre gli effetti collaterali della chirurgia di sostituzione dell’anca e consentire nuovi impianti per il trattamento di malattie cardiovascolari.

Tutto è partito dalla richiesta di ridurre il consumo energetico dei macchinari. È un parametro dovuto principalmente all’attrito dei componenti, e legato a un altro aspetto importante: l’attrito che deteriora velocemente i componenti. Che cosa fare per ridurre l’attrito? Visto che spesso le soluzioni geniali sono implementate in natura, i ricercatori hanno studiato la lucertola cornuta, un animale che vive nel deserto e che sopravvive in condizioni aride raccogliendo la rugiada attraverso la pelle e trasportando i fluidi dai canali capillari a una superficie microstrutturata, dove si diffonde.

Tramite microscopi elettronici avanzati gli studiosi hanno scoperto che queste creature possiedono diverse strutture di trasporto del fluido in micro e nanoscala, formando minuscoli schemi superficiali che guidano i liquidi in una direzione specifica con la massima efficienza. Replicando gli stessi modelli organici su acciaio, titanio e silicio mediante laser di precisione, i ricercatori hanno ridotto del 50% il coefficiente di attrito nei componenti di macchinari, quali alberi in acciaio lubrificati con olio motore.

Il procedimento usato è noto con il nome di biomimetica, ossia l’osservazione di un fenomeno biologico e la conseguente creazione di soluzioni tecnologiche ad esso ispirate. La biomimetica è una branca della Scienza che esiste da tempo, e che ha portato alla creazione di moltissimi prodotti di uso comune, ad esempio la vernice autopulente che è stata creata studiando le foglie di loto.

A questo giro la fonte d’ispirazione è stata una lucertola. Grazie a lei si potranno avere cuscinetti di scorrimento molto più robusti ed efficienti per applicazioni meccaniche, e in generale macchinari più efficienti. Il coordinatore del progetto Emmanuel Stratakis della Fondazione per la ricerca e la tecnologia Hellas (Grecia) ha spiegato che “collaborando con biologi ed esperti di laser, il progetto ha sviluppato una nuova e radicale linea di tecnologia biomimetica. I risultati potrebbero essere molto utili per risolvere problemi tecnici di ogni giorno e trasformare l’efficienza energetica di milioni di macchine.

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Il numero di possibili applicazioni della nuova tecnologia è sconfinato, ad esempio i ricercatori stanno pensando anche ad applicazioni subacquee, al raffreddamento di dispositivi ad alta potenza o ai macchinari per separare acqua e olio. Finora sono state depositate quattro domande di brevetti e i ricercatori hanno incassato otto premi scientifici. Il lavoro prosegue.