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La Natura ispira la scienza: le spugne di vetro insegnano a creare i materiali del futuro

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Il loro soprannome è spugne di vetro ma il nome scientifico è Euplectella aspergillum. Si tratta di una spugna marina che vive negli abissi oceanici. Essa interagisce con l’acqua di mare influenzandone l’idrodinamica a proprio vantaggio. Le sue particolari proprietà sono state approfondite dai ricercatori dell’Università di Roma Tor Vergata secondo i quali esse potrebbero essere applicate alla progettazione di grattacieli, navi, e aerei del futuro.

Ancora una volta è la Natura ad insegnare all’uomo qualche ingegnoso trucco. E quello che può apparire come un essere “insignificante” è invece una fucina di sorprese. L’Euplectella aspergillum, nota anche come “Cestello di Venere”, ha una struttura unica. Una delle particolarità più studiate dai ricercatori è la sua composizione: essa presenta delle fibre realizzate in silicio che la spugna estrae sotto forma di acido silicico dall’acqua di mare, trasformandolo in sottilissime fibre di vetro. Da qui il soprannome.

Al suo interno ospita un delicato e complesso reticolo di fori a cui l’uomo può ispirarsi per progettare materiali ma anche soluzioni per edifici, ponti, veicoli marini e aerei, e a tutto ciò che deve rispondere alle forze imposte dal flusso di aria o acqua, garantendo la sicurezza della struttura.

Il gruppo di ricerca internazionale coordinato dall’Università di Roma “Tor Vergata”, ha cercato di comprenderne meglio il funzionamento. In collaborazione con i ricercatori  dell’Istituto Italiano di Tecnologia, dell’Università della Tuscia, della Tandon School of Engineering della New York University e dell’University of Western Australia, con il supporto del Consorzio universitario italiano CINECA, hanno indagato il ruolo dei flussi nell’adattamento di queste spugne.

spugna di vetro

@G., Falcucci, Università degli studi di Roma “Tor Vergata”.

Lo studio, pubblicato sulla Nature, si è concentrato in particolare sugli aspetti idrodinamici della spugna marina. Pochi infatti erano stati gli studi finora condotti in questo campo. 

Un’interazione “speciale” con l’acqua

Gli scienziati hanno scoperto una profonda connessione tra la struttura e l’ecologia funzionale della spugna, facendo luce sulla capacità del “Cestello di Venere” di resistere alle forze idrodinamiche dell’oceano e sulla sua capacità di dare origine a vortici ricchi di sostanze nutritive all’interno del “cesto” della cavità corporea.

Esplorando il flusso all’interno e all’esterno della cavità corporea della spugna, abbiamo scoperto come essa si sia adattata all’ambiente circostante. Non solo la struttura della spugna contribuisce a ridurre la resistenza, ma facilita anche la creazione di vortici a bassa velocità all’interno della cavità corporea che vengono utilizzati per l’alimentazione e la riproduzione, ha detto Maurizo Porfiri, esperto di dinamica dei sistemi complessi della Tandon School of Engineering della New York University, coautore dello studio.

La sfida del millennio per l’uomo è riuscire a realizzare strutture in grado di auto-adattarsi velocemente alle evoluzioni delle condizioni esterne, ottimizzando le risorse disponibili, anche in un’ottica di sostenibilità ambientale. Lo studio delle proprietà costitutive e adattative degli organismi viventi fornisce stimoli e indicazioni fondamentali. – ha aggiunto il prof. Nathan Levialdi, Prorettore vicario e già Direttore del Dipartimento di Ingegneria d’Impresa “Mario Lucertini”, Università di Roma “Tor Vergata.

Le nuove conoscenze legate alla geometria della spugna saranno utili nella progettazione ingegneristica del futuro, a partire dalla creazione di nuove strutture a bassa resistenza per la realizzazione di navi e fusoliere di aeroplani, fino ad arrivare a innovativi grattacieli, più alti e più snelli di quelli attuali.

spugna di vetro

@G., Falcucci, Università degli studi di Roma “Tor Vergata”.

Ci sarà meno resistenza aerodinamica sui grattacieli costruiti con un simile reticolo di creste e fenestrature? La distribuzione delle forze applicate risulterà ottimizzata? Rispondere a queste e ad altre domande è un obiettivo chiave del nostro gruppo di ricerca, dichiara Giacomo Falcucci.

Ancora una volta è la Natura che ci mostra la strada, basta solo saperla osservare e rispettare.

Fonte di riferimento: Università di Tor Vergata, Nature

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Giornalista pubblicista specializzata in Editoria, Comunicazione Multimediale e Giornalismo. Nel 2011 ha vinto il Premio Caro Direttore e nel 2013 ha vinto il premio Giornalisti nell’Erba grazie all’intervista a Luca Parmitano.
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