Biomimica: la Natura ispira la tecnologia

Dallo spirito di osservazione nasce una nuova branca multidisciplinare che viene chiamata biomimica o direttamente biomimicry dall'inglese, che studia e analizza la natura al fine di sviluppare nuove tecnologie e materiali che vengano incontro alle nostre necessità. Quello che facciamo è "rubare" idee, copiando o meglio, mimando ciò che in natura è funzionale e strutturato secondo le regole del risparmio energetico e del design.
L'esempio degli uccelli come fonte di ispirazione per gli aerei è forse quello più conosciuto; in realtà ce ne sono tanti altri, forse meno celebri, ma decisamente curiosi. Quali invenzioni abbiamo sviluppato imparando dagli insegnamenti della natura? Vi presentiamo tre esempi:  il velcro, il GAV da sub e il treno proiettile.

Il velcro

Partiamo con un esempio di qualcosa che conosciamo tutti: il velcro. È un metodo di chiusura a strappo formato da due strisce di materiale sintetico (in genere nylon e/o poliestere), il cui funzionamento non è nulla di nuovo per il mondo naturale. Colui che ne creò il primo brevetto negli anni '50 fu l'ingegnere svizzero George de Mestral: egli prese ispirazione dai fiori della bardana (Arctium lappa) che si attaccavano al pelo del suo cane ogni volta che se ne andavano a passeggio. Insomma, imitando la natura creò questo materiale innovativo.
Il funzionamento è molto semplice ma ingegnoso: una striscia è formata da tanti piccoli uncini mentre quella complementare è "pelosa": unendole assieme queste si ancorano a vicenda in maniera meccanica. Basta un po' di forza et voilà, si apre e si chiude a nostro piacimento. Tanto semplice quanto geniale!

Il GAV (Giubbotto ad Assetto Variabile)

Chi si diletta con immersioni subacquee o chi lo fa di mestiere sa molto bene che cos'è il GAV: è un giubbotto simile ad uno zainetto che viene utilizzato per modulare la galleggiabilità in acqua. Tramite un sistema di sacche e bombole questo zainetto viene gonfiato d'aria aiutando a compensare la spinta negativa (verso il basso) con una positiva (verso l'alto) facilitando il raggiungimento di un assetto neutro. Tutti i corpi immersi in un fluido, infatti, subiscono una forza dal basso verso l'alto che è pari al peso della quantità di fluido spostata dal corpo (principio di Archimede). Si modula quindi il volume del GAV immettendo o togliendo gas, modificando il rapporto massa/volume del subacqueo contrastando l'aumento di pressione dovuto alla profondità.

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Ma…non vi sembra di aver già visto un meccanismo analogo nei libri di zoologia? E infatti, ricordate bene: è lo stesso principio della vescica natatoria dei pesci, quell'organo che viene riempito di gas (principalmente ossigeno, azoto e anidride carbonica disciolti nel sangue) e che consente a questi animali un nuoto fluido a diverse profondità.

Il treno ad alta velocità Shinkansen

Il treno proiettile (Shinkansen) è un mezzo di trasporto giapponese prodotto a partire dagli anni '60, conosciuto per la sua eccezionale velocità. Nei decenni la forma di questi treni è diventata sempre più aerodinamica, permettendo di raggiungere velocità sempre maggiori. Nel 1996 il treno Classe 955 "300X" (Tokaido Shinkansen) raggiungeva la velocità  di 443 km/h.
Prima delle più recenti ottimizzazioni, all'uscita da un tunnel il treno emetteva un suono molto forte e penetrante – chiamato tunnel boom – che chiaramente necessitava di essere smorzato. Il problema del rumore aveva a che fare con la forma della testa del treno che, durante l'avanzamento nel tunnel, creava un cuscino d'aria nella sua parte anteriore e che si liberava tutto d'un colpo con un suono tuonante.
Come risolvere il problema? Gli ingegneri si sono ispirati ad un abile e rapido cacciatore, il martin pescatore (Alcedo atthis) che ha la capacità di passare dall'aria all'acqua (due medium a diversa densità) ad una velocità strabiliante senza creare increspature nell'acqua né schizzi, evitando di farsi notare dalle sue prede (principalmente piccoli pesci, da cui deriva appunto il nome pescatore). E, infatti, allungando la testa del treno come il becco dell'uccello, il suono è stato attutito e si è reso il treno il 10% più veloce con un risparmio del 15% di elettricità. Il modello di treno la cui forma più richiama il becco del martin pecatore è la Shinkansen serie E5.