Home » University News

Svelato il segreto della tela di ragno. Ecco perché le ragnatele sono resistenti…

Inserito da

Il  segreto  sta  nella  robustezza  dell’ancoraggio,  una  struttura  complessa costruita  in modo  intelligente. Lo ha svelato un  team di  ricercatori composto da Nicola Pugno dell’Università di Trento e colleghi del MIT di Boston. Il lavoro, che suggerisce anche  la possibilità di applicazioni  in campo  ingegneristico, è finanziato dall’European Research Council e verrà pubblicato da Small. Molti  sono  gli  studi  compiuti  sulla  seta  del ragno  e  sulla  ragnatela,  ma  solo  di  recente  si  è  incominciato  a  comprendere  la relazione profonda che  intercorre  tra  il materiale e  la struttura che  il ragno produce. Si  è  potuto  così  dimostrare  che  è  la  caratteristica  iper-elastica  della  seta  (che  si irrigidisce sotto  tensione) a  rendere  la  ragnatela estremamente  robusta e  resistente agli impatti degli insetti. Tuttavia, se il carico applicato alla ragnatela non è puntuale, come nel caso di un impatto di un insetto, ma è distribuito, come nel caso del carico del vento, gli ancoraggi saranno gli elementi strutturali più sollecitati. E allora, come fa  il ragno a progettare gli ancoraggi della sua ragnatela  in modo da renderli capaci di resistere anche a degli uragani? A rivelare questo segreto sono stati  i ricercatori del MIT di Boston guidati da Nicola Pugno, del Dipartimento di Ingegneria civile, ambientale e meccanica

dell’Università di  Trento,  grazie  a  calcoli  di  nanomeccanica  nonlineare,  simulazioni  di  dinamica molecolare e osservazioni  sperimentali.  Il  lavoro  “Synergetic material and  structure optimization  yields  robust  spider  web  anchorages”,  finanziato  dall’European Research  Council,  sarà  pubblicato  da  “Small”.  Primo  autore  e  co-corresponding  il professor Pugno. Semplificando molto,  l’ancoraggio può essere descritto come un sistema adesivo a forma  di  Y  al  cui  ramo  inferiore  è  applicata  la  sollecitazione  esterna.  I  ricercatori hanno dimostrato che  la  resistenza adesiva dell’ancoraggio è massima  in presenza di una certa ampiezza degli angoli alla base e che essa dipende dalla deformabilità della seta. Quindi ogni  tipo di seta prodotta da un ragno   per essere resistente avrà bisogno di una particolare struttura degli ancoraggi. In un disco di ancoraggio di ragnatela ritroviamo centinaia di questi elementi a “Y” e c’è  anche  da  chiedersi  come  faccia  il  ragno  ad  ottimizzarli  tutti  con  efficacia. Una soluzione  al  problema  viene  dall’impiego  di  un  meccanismo  intelligente  di  auto-ottimizzazione:  al  crescere  della  sollecitazione  il  sistema  inizialmente  si  deforma senza  rompersi  (ovvero  e  così  è  in  grado  di  aumentare  l’angolo  di  base);  per  un carico sufficientemente elevato, viceversa, il sistema incomincerà a rompersi e quindi a diminuire questo angolo. I ricercatori hanno dimostrato che un ancoraggio di seta di ragno, grazie alla  sua grande deformabilità,  raggiunge  l’angolo ottimale e quindi  la massima resistenza semplicemente all’aumentare della tensione applicata. Il ragno così ottimizza simultaneamente le geometrie della moltitudine di contatti che costruisce nel disco di ancoraggio. Tale numero elevato è poi dovuto al  fatto che  la forza di adesione è proporzionale al perimetro e non all’area del contatto, rendendo benefica una suddivisione della stessa, come in effetti osservato. Una  ultima  ottimizzazione  potrebbe  essere  impiegata  dal  ragno  progettando  una ragnatela ad uniforme resistenza,  tale cioè che  la resistenza dell’ancoraggio e della seta  sia  la medesima  e  quindi  si  abbia  la  loro  rottura  simultanea, minimizzando  il materiale impiegato e quindi il costo energetico. Lo  studio  suggerisce  soluzioni  ispirate  all’ancoraggio  della  seta  del  ragno  per  il progetto  di  ancoraggi  di  robustezza  estrema,  di  grande  interesse  in  campo ingegneristico, dai nanosistemi alle applicazioni civili, dalle superfici nanostrutturate estremamente  adesive  per  applicazioni mediche  agli  ancoraggi  per  il  cavo  di  ponti sospesi. Fonte: Università degli Studi di Trento. http://goodnews.ws/


Pubblicizza la tua attività Green con Good News, l’unione fa la forza! Clicca qui: ECO partners

Sostieni l’unico e-magazine dedicato alle buone notizie, con una tua donazione ≈ un € x un sorriso
Redazione Tel. 0574 442669 Pubblicità Tel. 0574 1746090

Scrivi a: goodnews@goodnews.ws

Save the Children lotta per i diritti dei bambini in tutto il mondo
Acquista subito i tuoi libri: consegna gratuita se spendi almeno 19 €!