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Le ultime novità della scienza

Fonte: Le Scienze

Un gruppo di ricerca ha ingegnerizzato

una superficie elastica che riproduce alcune

straordinarie caratteristiche della pelle di

polpi e seppie, che può mutare non solo il

colore ma anche la trama tridimensionale,

in modo da riprodurre la scabrosità degli

oggetti usati dall'animale per nascondersi(red)

animalimaterialiroboticaVAI AL VIDEO:

Le papille del polpo non hanno più segreti

Per polpi e seppie mimetizzarsi nell'ambiente

naturale per sfuggire ai predatori è un po' più

facile che per gli altri animali.

Questi molluschi possono infatti cambiare

istantaneamente non solo il colore e la livrea

della pelle ma anche mutarne la struttura

superficiale tridimensionale, in modo da renderla

scabrosa come quella di un corallo o di qualunque

altro oggetto abbiano scelto per nascondersi.

Sulla rivista "Science"  

un gruppo di ricercatori della Cornell University

guidati da James Pikul e Robert Shepherd riferisce

ora di aver ricreato artificialmente le proprietà

della pelle di questi molluschi, realizzando

superfici elastiche con una trama tridimensionale

programmabile.

Un'immagine eloquente della capacità della

seppia gigante australiana (Sepia apama) di

usare l'estroflessione delle papille per mimetizzarsi

(Credit: Roger Hanlon)La ricerca fa parte del

fertile settore della bioispirazione, cioè dell'insieme

delle tecniche robotiche che cercano di imitare

alcune tra le più sorprendenti capacità degli animali.

L'imitazione dei cefalopodi, in particolare, ha creato

una vera e propria nicchia di studi, producendo

"una piccola rivoluzione nella robotica, svelando

i principi per sviluppare robot soffici, ovvero robot

costruiti con materiali altamente deformabili",

come spiega Cecilia Laschi, della Scuola Sant'Anna

di Pisa, in un articolo di commento apparso sullo

stesso numero di "Science".

"Il materiale più utilizzato in questo campo è il

silicone, che viene controllato in attuatori pneumatici,

cioè in buona sostanza gonfiandoli e sgonfiandoli",

ha continuato Laschi.

"La direzione di moto è controllata da camere di 

forma predeterminata che si deformano in modo

asimmetrico",anche grazie a una struttura di fibre

indeformabili.

Nel caso del prototipo di Pikul e colleghi, "il risultato

è impressionante": si tratta di una pelle morbida e

piatta che può assumere la forma delle rocce o delle

piante circostanti.

E può anche produrre protuberanze sulla sua superficie

per ottenere un mimetismo ancora più efficace.

Il segreto del cambiamento della trama è in piccole

estroflessioni chiamate papille.

Esse sono un esempio di idrostato muscolare, cioè

di una struttura biologica costituita da tessuto

muscolare priva di supporto scheletrico, come

nel caso della lingua.

I molluschi possono estenderle nell'arco di 20

centesimi di secondo per il mimetismo dinamico

e ritrarre per evitare un inutile attrito idrodinamico

quando nuotano.

"Molti animali hanno papille, ma non possono

estenderle e ritrarle istantaneamente come fanno

polpi e seppie", ha spiegato Roger Hanlon, uno

degli autori dello studio.

"Ma per questi cefalopodi è una questione di soprav-

vivenza: non hanno una conchiglia che li protegga,

l'arma di difesa principale è proprio il mimetismo".

"Nella seppia europea, ci sono almeno nove insiemi

di papille controllate dal cervello in modo

indipendente, ciascuna delle quali può passare

da una superficie piatta bidimensionale a una dozzina 

di possibili forme tridimensionali", ha continuato

il ricercatore.

In passato, diversi laboratori del mondo hanno

sviluppato dispositivi per controllare la forma di

materiali elastici, ma quest'ultima realizzazione

dei ricercatori della Cornell ha dalla sua

un'estrema facilità e rapidità di trasformazione.

"Questo è un classico esempio di ingegneria che

trae ispirazione dalla biologia, con molte potenziali

applicazioni", ha concluso Hanlon.

"Per esempio, il materiale potrebbe essere mutato

in modo controllato per riflettere la luce nella sua

conformazione bidimensionale e assorbirla in

quella tridimensionale: potrebbe perciò trovare

applicazione in tutte le situazioni in cui occorra

manipolare la temperatura di un materiale".