Le spugne marine sono creature bizzarre: tecnicamente animali, ma senza cervello né organi, eppure dotate di soluzioni ingegneristiche così avanzate da far impallidire i nostri migliori architetti. Penso spesso a quanto siamo presuntuosi, convinti di essere i geni indiscussi del pianeta, mentre la natura porta avanti da milioni di anni esperimenti di design che solo ora iniziamo a decifrare. E benedico, parlandone spesso, la biomimetica.
Questo è esattamente ciò che è successo all’Università RMIT in Australia, dove un team di ricercatori ha messo gli occhi su una particolare spugna marina chiamata “cesto di Venere”. La sua struttura a reticolo, leggera ma incredibilmente resistente, ha fornito il modello per un materiale che potrebbe rendere i nostri edifici più durevoli e sostenibili, riducendo drasticamente l’uso di cemento e acciaio.
La forza nascosta delle spugne marine
Quelle spugne che abitano gli oceani profondi non sono solo curiosi oggetti da bagno: nascondono un segreto ingegneristico straordinario. La loro struttura reticolare, apparentemente fragile, è in realtà incredibilmente rigida e robusta. Il team dell’Università RMIT ha studiato approfonditamente il doppio reticolo presente nel loro scheletro, scoprendo non solo una resistenza impressionante, ma anche un comportamento auxetico (la capacità di contrarsi quando compressa).
Due parole in più su questa capacità – La maggior parte dei materiali si assottiglia quando viene allungata o si espande quando viene schiacciata, come la gomma. I materiali auxetici fanno l’esatto opposto. E non è una qualità da poco: significa che possono assorbire e distribuire l’energia d’impatto in modo estremamente efficace. Immaginate edifici che, invece di cedere, “inghiottono” l’energia di un terremoto; suona quasi fantascientifico, eppure la natura lo fa da millenni.
Il Dr. Jiaming Ma, autore dello studio pubblicato su Composite Structures lo scorso gennaio (ve lo linko qui), ha dimostrato che quando si combinano reticoli in una struttura simile a quella di una spugna marina, il materiale scelto può assorbire più energia e sopportare maggiore stress prima di deformarsi. Parliamo di dati adesso, per farvi capire meglio.
Prestazioni che cambiano le regole del gioco
Usando la stessa quantità di materiale, questa struttura cosiddetta “bioispirata” (BLS) offre una rigidità 13 volte superiore rispetto ai materiali auxetici esistenti, come quelli utilizzati negli stent cardiaci. Non solo: assorbe il 10% in più di energia e mostra un intervallo di deformazione del 60% maggiore rispetto ai design attuali. In parole povere, può deformarsi molto di più prima di iniziare a rompersi.
I ricercatori hanno testato questo design BLS stampando in 3D un campione realizzato in poliuretano termoplastico (TPU 95A). Il prossimo passo? Produrre versioni in acciaio da utilizzare con il cemento per verificare come si comporta come materiale da costruzione. E qui la faccenda diventa davvero interessante per il nostro futuro urbanistico.
Stiamo sviluppando un materiale da costruzione più sostenibile utilizzando la combinazione unica di eccezionale auxeticità, rigidità e assorbimento di energia del nostro design per ridurre l’uso di acciaio e cemento nelle costruzioni.
E non è tutto. Le sue caratteristiche auxetiche e di assorbimento energetico aiutano a smorzare le vibrazioni durante i terremoti. In un’epoca in cui i disastri naturali sembrano intensificarsi, questa potrebbe essere una svolta non da poco.
Oltre l’edilizia: un futuro versatile
Il design BLS potrebbe anche trovare impiego in attrezzature sportive protettive e prodotti medici che devono essere leggeri ma resistenti. Le implicazioni sono vaste; dalla protezione degli atleti alla creazione di protesi più funzionali, le spugne marine potrebbero rivoluzionare interi settori.
Mi affascina come, ancora una volta, la soluzione a problemi complessi ci arrivi dalle profondità oceaniche, dal silenzioso laboratorio evolutivo che opera da milioni di anni. Le spugne marine non sono solo animali primitivi, sono maestre di ingegneria che hanno perfezionato le loro strutture attraverso eoni di prove ed errori.
E noi, con tutta la nostra tecnologia e presunzione, stiamo finalmente diventando abbastanza umili da metterci in ascolto. Forse è questo il vero progresso: non inventare da zero, ma imparare a vedere ciò che è sempre stato davanti ai nostri occhi. O no?
