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RICERCA / BIOMIMESI
penetrare in acqua senza sollevare tanti spruzzi . Il treno ha tra l ’ altro guadagnato in maggior velocità e in riduzione dei consumi energetici . Un altro caso noto sono le diverse applicazioni che riproducono a livello nanometrico le caratteristiche idrofobiche e autopulenti del fior di loto su diverse tipologie di superfici , dai tessuti ai parabrezza , dai rivestimenti per tetti alle vernici . In questo caso sono materiale e struttura insieme che conferiscono alla foglia proprietà idrofobica e autopulente : una cera naturale che sotto forma di cristalli riveste le foglie . Le goccioline di acqua muovendosi su questa superficie costituita da cristalli di dimensione nanometrica toccano appena la superficie , lasciandola dunque asciutta , e al contempo trascinano via le particelle estranee alla foglia .
I tre pilastri
Secondo la biomimesi , tre sono le strategie basilari della natura da emulare , sebbene prese singolarmente non è detto siano già sostenibili in ambito industriale . La natura infatti ha evoluto soluzioni in cui si combinano forma ( struttura ), processo ( materiali e processi di formazione ) e sistema ( cicli chiusi e ripetibili ). Si possono emulare le forme , nella struttura e nella conformazione , dal nano al macro , per ottenere specifiche funzioni . In natura ogni forma assolve a una o più funzioni . Si pensi alla combinazione di materiali duri e morbidi che insieme creano strutture naturali robuste esternamente e flessibili internamente , utilizzando elementi inorganici ed elementi organici che si “ riciclano ” naturalmente , come nel caso di molluschi quali gli abaloni ( molluschi gasteropodi marini ). Un altro esempio è la struttura che già da tempo utilizziamo in molte applicazioni : quella ad alveare , caratterizzata da resistenza e flessibilità e che oggi ricreiamo anche solo con impiego di aria . Si possono emulare i processi fisici e chimici che permettono di creare determinati materiali , che a loro volta assolvono determinate funzioni o che riducono il consumo di energia e il dispendio di risorse . Proprietà che per le industrie si tradurrebbero in un minor uso di materiali derivati da fonti fossili . In natura tutto viene utilizzato con la massima efficienza e parsimonia , gli organismi viventi non depauperano l ’ habitat in cui convivono in equilibrio e in circolo chiuso continuo . Si possono emulare i sistemi , dai superorganismi ai sistemi neurologici , dai cicli dei nutrienti ai flussi di energia agli ecosistemi . Osservare ed emulare la natura come sistema o comunità biologica permette di creare sistemi sostenibili nel campo dell ’ energia , delle informazioni , della progettazione urbana e della produzione industriale . Si pensi ad esempio alla robotica che studia il comportamento sociale degli animali , in particolare quello dello sciame , tanto che si parla di tecnologia dello sciame . O ai parchi industriali , in cui le aziende di settori completamente diversi si completano tra loro : un sistema in cui elementi come materiali , energia ed emissioni che risultano un sottoprodotto o scarto di produzione per un ’ industria , divengono materia prima per un ’ altra . Questa tipologia di sistema viene ora riprodotto da molte industrie all ’ interno della stessa fabbrica .
CHITINA DA ESOSCHELETRO DI INSETTI PER COMPOSITI PLASTICA-CHITOSANO
Un gruppo di ricercatori di diverse università degli stati di Malesia , Singapore , Thailandia e India ha sviluppato una termoplastica composita , compatibile con i processi di estrusione , utilizzando il chitosano - un polimero naturale che deriva dalla chitina presente nell ’ esoscheletro di alcuni insetti , oltre che negli artropodi . La chitina è una sostanza dura e impermeabile e il chitosano è già utilizzato in vari settori , tra cui cosmetica , medicina e nella lavorazione degli alimenti , grazie alla sua biodegradabilità e biocompatibilità . Sono stati sviluppati diversi polimeri , tra cui un PLA composito più denso e più resistente alla temperatura . I ricercatori hanno scelto di estrarre il chitosano dagli insetti terrestri . Sono stati condotti diversi esperimenti e test prima di ottenere risultati soddisfacenti . È stata miscelata polvere di chitina e di chitosano con pellet di PLA , blend poi trasformati in filamento attraverso il processo di estrusione . Successivamente sono stati stampati in 3D campioni di diversa massa con questi compositi , alcuni in PLA / chitosano , altri in PLA / chitina , sottoposti poi a prove meccaniche , esame morfologico , esame cristallografico ed analisi chimica e termica . Si sono rese necessarie diverse prove prima di trovare la percentuale adeguata per ogni componente , affinché il composito garantisse la giusta resistenza . Inizialmente si è visto , infatti , che la matrice di PLA caricata con chitosano o chitina di insetti terrestri perdeva in resistenza a flessione e in resistenza a trazione . Tuttavia i ricercatori hanno osservato che i compositi PLA / chitosano e PLA / chitina presentavano una migliore duttilità rispetto al PLA puro , in grado quindi di raggiungere una maggiore deformazione prima di arrivare al punto di rottura . Ulteriori test hanno mostrato una dimensione dei cristalli di 7,7 nm e un grado di cristallinità del 62 % nel composito PLA / chitina con carica di chitina allo 0,5 % sul peso totale , mostrando che la chitina potrebbe essere utilizzata per rendere più duro il PLA . Inoltre , entrambi i tipi di compositi hanno una elevata stabilità termica , maggiore di quella del PLA da solo . Una serie di proprietà che i ricercatori considerano possano rendere i compositi PLA / chitina e PLA / chitosano una buona soluzione materica per uso , ad esempio , nel settore degli imballaggi alimentari e con il processo di stampa 3D FFF . Sono tuttavia necessari ulteriori approfondimenti e prove con matrici differenti per scoprire tutte le possibili combinazioni e potenziali applicazioni .
Diverse strategie per l ’ industria
Nella dinamica delle popolazioni si riconoscono tre diverse strategie . Ci sono le specie a strategia “ R ”, dette anche opportuniste o pioniere , che colonizzano rapidamente gli ecosistemi degradati o giovani . Si trovano in condizioni di vantaggio
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