23 febbraio 2020
Aggiornato 12:30
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Gli scienziati tessono una ragnatela più resistente e più elastica

Alcuni scienziati tedeschi hanno aggiunto piccolissime quantità di metallo alla tela dei ragni per renderla ancora più resistente e più elastica

BERLINO - Alcuni scienziati tedeschi hanno aggiunto piccolissime quantità di metallo alla tela dei ragni per renderla ancora più resistente e più elastica. Secondo i ricercatori questa tecnica potrebbe portare allo sviluppo di fibre tessili, fili chirurgici o tessuti artificiali come ossa e tendini super-resistenti. Materiali resistenti e leggeri potrebbero inoltre essere utili per applicazioni in campi diversi come l'edilizia, la tecnologia aeronautica e la tecnologia spaziale.

La ragnatela è famosa per essere più resistente e più leggera dell'acciaio. In questo recente studio, pubblicato sulla rivista Science, i ricercatori hanno preso in prestito un trucco dalla natura con lo scopo di potenziare ulteriormente le proprietà di questo materiale già straordinario.

Molti insetti ed altre creature possiedono piccole quantità di metalli come zinco, manganese, calcio o rame in alcune parti del corpo come le mascelle, gli artigli e i pungiglioni per renderli più rigidi e duri. Gli scienziati hanno usato una tecnica chiamata «deposizione di strati atomici» (atomic layer deposition o ALD) per inserire ioni di zinco, titanio e alluminio nella tela dei ragni.

Normalmente l'ALD lascia soltanto uno strato di ossidi di metallo sulla superficie della fibra trattata; il trattamento della ragnatela con questo metodo avrebbe avuto quindi un effetto modesto sulla sua resistenza. Adattando però un pò la tecnica, i ricercatori sono stati in grado di fare in modo che gli ioni di metallo si infiltrassero nella ragnatela diventando parte della fibra.

La tela trattata in questo modo è sia più resistente che più elastica rispetto alla tela non trattata; secondo gli scienziati, queste proprietà fanno sì che ci voglia una forza 10 volte maggiore per rompere un filo trattato rispetto alla forza necessaria per rompere un filo naturale, non trattato.

«Il nostro lavoro ha un grande potenziale in termini di applicazioni pratiche, visto che con il nostro metodo altri biomateriali possono essere resi più resistenti alla rottura e più duttili,» ha spiegato il dott. Mato Knez dell'Istituto Max Planck di fisica microstrutturale in Germania.

Però c'è un inghippo: la tecnica funziona solo su materiali composti per la gran parte di proteine. Anche così, il dott. Knez e il suo team hanno già usato questo elemento a loro vantaggio - sono infatti riusciti a rafforzare trame fatte di collagene, la proteina che protegge le nostre ossa dalla rottura e la nostra pelle dagli strappi.

Il meccanismo esatto attraverso il quale il metallo si infiltra nella rete e la rende più forte rimane sconosciuto. Gli scienziati hanno però delle idee. «Pensiamo che gli atomi di metallo leghino le molecole delle proteine le une alle altre,» ipotizza il dott. Knez.

Normalmente gli atomi di idrogeno formano dei legami tra le diverse molecole che formano la ragnatela. Questi legami di idrogeno probabilmente si indeboliscono o si rompono durante i processi dell'ALD, permettendo agli atomi di metallo, che creano legami più forti, di prendere il loro posto.

Il dott. Knez sottolinea che la ragnatela rafforzata con il metallo non sarà probabilmente usata in applicazioni industriali in un futuro prossimo; i ragni non sono facili da tenere e la quantità di tela che producono è relativamente esigua. Ciononostante pensa che questa nuova tecnica porterà allo sviluppo di nuovi materiali.

Conclude: «Siamo abbastanza sicuri che saremo anche in grado di migliorare le proprietà dei materiali sintetici che imitano quelli naturali usando il nostro procedimento.»

Per maggiori informazioni, visitare:

Science:
http://www.sciencemag.org

Società Max Planck:
http://www.mpg.de