Studiare la tela di ragno per costruire edifici e infrastrutture

Dal PoliTo e dal MIT, lo studio sulla ragnatela per creare materiali super-tenaci per migliorare la resistenza degli edifici

Spider Web fiber, Close-up Engineering, Credits: 1.bp.blogspot.com/
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Ispirarsi alla natura per cercare di migliorare la vita dell’uomo. Questo è quello che stanno cercando di fare i ricercatori del Politecnico di Torino in collaborazione con il M.I.T. ( Massachussets Institute of Technology) di Boston.

Web spider for materials in buiilding, Close-up Engiineering - Credits: ansa.it
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La loro intuizione riguarda l’osservazione della tela del ragno per progettare materiali super-tenaci, al fine di migliorare la resistenza di edifici e infrastrutture in caso di alluvioni e terremoti.  La domanda che sorge spontanea è quale contributo può dare la tela del ragno a questa ricerca e al raggiungimento di questo obiettivo. La risposta la si trova nel legame costitutivo del materiale e anche nella particolare geometria della tela.

Andando per ordine: il legame costitutivo descrive le proprietà meccaniche del materiale, puramente ad un livello fenomenologico-sperimentale, esso lega le tensioni che agiscono sul materiale, con le deformazioni che il materiale subisce a causa proprio della tensione. Infatti, si è visto che la tela presenta un’elevata flessibilità in corrispondenza della “tensione di snervamento” ( detta anche punto di snervamento, che  indica il valore della tensione oltre il quale il materiale passa da un comportamento elastico  reversibile ad uno plastico irreversibile)  e un irrigidimento in seguito a forti sollecitazioni; un’altra caratteristica molto importante della tela del ragno è il suo carico di rottura (resistenza) che è confrontabile con quello dell’acciaio pari a 1.3 – 1.5 GPA, tuttavia la tela è molto meno densa dell’acciaio. Quindi grande capacità elastica, ma anche grande capacità di resistenza, queste le caratteristiche principali che evidenziano appunto  la straordinaria capacità di transire da uno stato di estrema flessibilità ad uno di maggiore rigidità, in relazione all’entità delle tensioni applicate.

Proprietà meccaniche di fibre sintetiche e naturali, Close-up Engineering - Credits: Nature

In aggiunta alle straordinarie caratteristiche proprie del materiale, un altro aspetto che ha incuriosito i ricercatori sono le geometrie con le quali i ragni tessono le loro tele; molteplici e variegate,  hanno però un interessante caratteristica comune resa possibile anche dalle eccezionali capacità del materiale elencate prima, in caso di tensioni molto alte, possono sacrificare aree locali della ragnatela, in modo tale da non mettere a rischio la funzionalità dell’intera struttura; due aspetti dunque, proprietà meccaniche del materiale  e architettura delle ragnatele, che gli studiosi stanno cercando di capire sempre più a fondo per cercare nuovi criteri progettuali rivoluzionari.

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