Obiettivo principale della ricerca è analizzare e comprendere il contributo offerto dalla biomimesi, e più in particolare dai materiali d’ispirazione biomimetica, alla cultura del design. Esplorare, cioè, le dinamiche alla base del comportamento “resiliente e rigenerativo” dei materiali e dei sistemi che la Natura ha sviluppato in 4 miliardi di anni di evoluzione e vagliarne le possibilità applicative nell’ambito dell’industrial design. La Biomimesi è la scienza che studia la Natura al fine di individuare soluzioni tecnologiche e progettuali ai problemi dell’uomo. Madre Natura è vista come un enorme bacino di esperienze progettuali, affinate nel corso del tempo attraverso un processo iterativo di prova ed errore, dal quale è possibile attingere per la creazione di prodotti innovativi ambientalmente sostenibili. L’uomo ha da sempre tratto ispirazione dalla Natura, ma oggi grazie alle nanoscienze e nanotecnologie, siamo in grado di oltrepassare la pura imitazione formale e replicare le dinamiche naturali fino alla scala nanometrica. Lo scopo perciò non è imitare una certa forma ma capire qual’è l’obiettivo che la natura si è posta nell’utilizzarla; il mondo naturale diviene un modello da cui attingere a vari livelli: strutturale, organizzativo e strategico. Si apre, così, al mondo del design uno scenario inedito, fatto di nuove funzioni e comportamenti dei materiali anti-intuitivi e, in ultima analisi, difforme dalle aspettative basate sulla nostra esperienza macroscopica della realtà. Un esempio emblematico in questo senso è rappresentato dalla zampa del geco. Per lungo tempo si è creduto che la sua abilità nel muoversi su superfici verticali e a testa in giù fosse dovuta ad un sistema di cuscinetti funzionante per effetto ventosa o attrito. Nell'impossibilità di comprendere appieno come questo piccolo rettile potesse farsi beffa della forza di gravità, i designer hanno provato ad imitarne la morfologia della zampa, nella speranza di ottenere la superficie dal grip perfetto. È questo il caso delle calzature sportive Vibram, dove il pattern, che ricorda la forma dei caratteristici cuscinetti, e le dita dei piedi lasciate libere servono ad ottimizzare la presa col terreno e garantire la massima trazione possibile. Solo in tempi relativamente recenti, la visione a scala nanometrica dell'intima struttura della zampa dell'animale ha permesso di comprenderne la reale dinamica. Si è scoperto, infatti, che il piccolo rettile può permettersi di passeggiare senza preoccuparsi dell'inclinazione del piano su cui giace grazie alle forze d'interazione intermolecolari o forze di Van der Waals, che agiscono tra i cuscinetti rivestiti di micro e nano setae e la superficie stessa. La conseguenza diretta di tale scoperta è stata la creazione di una serie di materiali nanostrutturati, riuniti sotto il nome "geko-tape", capaci di aderire unidirizionalmente alle più svariate superfici senza utilizzare agenti chimici. Le applicazioni sperimentali sono molteplici: gomme per automobili super grippanti, suole di scarpe ad altissime capacità di adesione, robot scalatori e nastri adesivi di pochi centimetri quadrati capaci di sostenere il peso di un televisore. Se il geco è il modello metodologico a cui fare riferimento per approcciare lo studio, lo sviluppo e l'utilizzo dei materiali biomimetici, non mancano altri esempi che permettono di ampliare il quadro delle caratteristiche peculiari e inattese che verranno offerte ai progettisti di domani. A partire dallo sviluppo della vernice autopulente Lotusan Paint, che imita la superidrofobicità della foglia di loto della Nelumbo Nucifera, alla linea di costumi professionali per il nuoto FastSkin di Speedo, ispirata alla pelle dello squalo e alla sua capacità di diminuire l’attrito dell’animale con l’acqua, la schiera dei materiali e prodotti che sfruttano il know how di Madre Natura è in continua ascesa. Una delle caratteristiche forse di maggior interesse che la biomimesi sta indagando è, però, la capacità della natura di riparare i propri "prodotti". Ad esempio, il fatto che le ossa e i tessuti siano in grado di guarirsi porta a due importanti osservazioni: la prima è che si assiste ad un continuo processo di adattamento, in base alle mutevoli condizioni esterne, nella configurazione e densità del materiale, la seconda è che la parte danneggiata può essere rimossa e sostituita conservando, così, l'integrità strutturale del sistema. Oggi sono allo studio polimeri, metalli, vernici e conglomerati cementizi in grado di reagire ad eventi potenzialmente traumatici. Questi rappresentano l’ultima è più promettente frontiera dei materiali bio-ispirati che, in futuro non lontano, permetteranno la creazione di oggetti “sensibili” in grado di rispondere agli stimoli esterni. Grazie allo sviluppo e all’implementazione dei nuovi materiali biomimetici e resilienti il designer avrà, quindi, strumenti realmente promettenti per lo sviluppo di prodotti ambientalmente sostenibili. Facile disassemblabilità, auto-pulizia, auto-riparazione e auto-rigenerazione saranno le caratteristiche dei prodotti sviluppati da un design bioispirato, molto significative e promettenti nello scenario della sostenibilità, in termini di efficienza energetica, miglioramento delle loro performance ambientali e soprattutto di durata e allungamento della loro vita utile. Grazie al recente sviluppo delle nanoscienze e dei nuovi strumenti scientifici, il design e l’approccio biomimetico applicati allo sviluppo e produzione di beni ed artefatti saranno un fattore determinante per il raggiungimento di un modello socio-economico realmente sostenibile e il suo superamento verso un “modello di rigenerazione” del capitale naturale, ormai compromesso.

Nuovi materiali per un design bio-ispirato, rigenerativo e sostenibile

Jacopo Mascitti
2015

Abstract

Obiettivo principale della ricerca è analizzare e comprendere il contributo offerto dalla biomimesi, e più in particolare dai materiali d’ispirazione biomimetica, alla cultura del design. Esplorare, cioè, le dinamiche alla base del comportamento “resiliente e rigenerativo” dei materiali e dei sistemi che la Natura ha sviluppato in 4 miliardi di anni di evoluzione e vagliarne le possibilità applicative nell’ambito dell’industrial design. La Biomimesi è la scienza che studia la Natura al fine di individuare soluzioni tecnologiche e progettuali ai problemi dell’uomo. Madre Natura è vista come un enorme bacino di esperienze progettuali, affinate nel corso del tempo attraverso un processo iterativo di prova ed errore, dal quale è possibile attingere per la creazione di prodotti innovativi ambientalmente sostenibili. L’uomo ha da sempre tratto ispirazione dalla Natura, ma oggi grazie alle nanoscienze e nanotecnologie, siamo in grado di oltrepassare la pura imitazione formale e replicare le dinamiche naturali fino alla scala nanometrica. Lo scopo perciò non è imitare una certa forma ma capire qual’è l’obiettivo che la natura si è posta nell’utilizzarla; il mondo naturale diviene un modello da cui attingere a vari livelli: strutturale, organizzativo e strategico. Si apre, così, al mondo del design uno scenario inedito, fatto di nuove funzioni e comportamenti dei materiali anti-intuitivi e, in ultima analisi, difforme dalle aspettative basate sulla nostra esperienza macroscopica della realtà. Un esempio emblematico in questo senso è rappresentato dalla zampa del geco. Per lungo tempo si è creduto che la sua abilità nel muoversi su superfici verticali e a testa in giù fosse dovuta ad un sistema di cuscinetti funzionante per effetto ventosa o attrito. Nell'impossibilità di comprendere appieno come questo piccolo rettile potesse farsi beffa della forza di gravità, i designer hanno provato ad imitarne la morfologia della zampa, nella speranza di ottenere la superficie dal grip perfetto. È questo il caso delle calzature sportive Vibram, dove il pattern, che ricorda la forma dei caratteristici cuscinetti, e le dita dei piedi lasciate libere servono ad ottimizzare la presa col terreno e garantire la massima trazione possibile. Solo in tempi relativamente recenti, la visione a scala nanometrica dell'intima struttura della zampa dell'animale ha permesso di comprenderne la reale dinamica. Si è scoperto, infatti, che il piccolo rettile può permettersi di passeggiare senza preoccuparsi dell'inclinazione del piano su cui giace grazie alle forze d'interazione intermolecolari o forze di Van der Waals, che agiscono tra i cuscinetti rivestiti di micro e nano setae e la superficie stessa. La conseguenza diretta di tale scoperta è stata la creazione di una serie di materiali nanostrutturati, riuniti sotto il nome "geko-tape", capaci di aderire unidirizionalmente alle più svariate superfici senza utilizzare agenti chimici. Le applicazioni sperimentali sono molteplici: gomme per automobili super grippanti, suole di scarpe ad altissime capacità di adesione, robot scalatori e nastri adesivi di pochi centimetri quadrati capaci di sostenere il peso di un televisore. Se il geco è il modello metodologico a cui fare riferimento per approcciare lo studio, lo sviluppo e l'utilizzo dei materiali biomimetici, non mancano altri esempi che permettono di ampliare il quadro delle caratteristiche peculiari e inattese che verranno offerte ai progettisti di domani. A partire dallo sviluppo della vernice autopulente Lotusan Paint, che imita la superidrofobicità della foglia di loto della Nelumbo Nucifera, alla linea di costumi professionali per il nuoto FastSkin di Speedo, ispirata alla pelle dello squalo e alla sua capacità di diminuire l’attrito dell’animale con l’acqua, la schiera dei materiali e prodotti che sfruttano il know how di Madre Natura è in continua ascesa. Una delle caratteristiche forse di maggior interesse che la biomimesi sta indagando è, però, la capacità della natura di riparare i propri "prodotti". Ad esempio, il fatto che le ossa e i tessuti siano in grado di guarirsi porta a due importanti osservazioni: la prima è che si assiste ad un continuo processo di adattamento, in base alle mutevoli condizioni esterne, nella configurazione e densità del materiale, la seconda è che la parte danneggiata può essere rimossa e sostituita conservando, così, l'integrità strutturale del sistema. Oggi sono allo studio polimeri, metalli, vernici e conglomerati cementizi in grado di reagire ad eventi potenzialmente traumatici. Questi rappresentano l’ultima è più promettente frontiera dei materiali bio-ispirati che, in futuro non lontano, permetteranno la creazione di oggetti “sensibili” in grado di rispondere agli stimoli esterni. Grazie allo sviluppo e all’implementazione dei nuovi materiali biomimetici e resilienti il designer avrà, quindi, strumenti realmente promettenti per lo sviluppo di prodotti ambientalmente sostenibili. Facile disassemblabilità, auto-pulizia, auto-riparazione e auto-rigenerazione saranno le caratteristiche dei prodotti sviluppati da un design bioispirato, molto significative e promettenti nello scenario della sostenibilità, in termini di efficienza energetica, miglioramento delle loro performance ambientali e soprattutto di durata e allungamento della loro vita utile. Grazie al recente sviluppo delle nanoscienze e dei nuovi strumenti scientifici, il design e l’approccio biomimetico applicati allo sviluppo e produzione di beni ed artefatti saranno un fattore determinante per il raggiungimento di un modello socio-economico realmente sostenibile e il suo superamento verso un “modello di rigenerazione” del capitale naturale, ormai compromesso.
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Descrizione: Estratto del volume "La ricerca che cambia"
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