Dallo studio della biomeccanica delle pinne dei pesci arrivano idee innovative per robot chirurgici e ali degli aeroplani
Chi di noi non ha mai avuto un pesciolino rosso e ne ha ammirato, oltre alla bellezza, l’agilità dei movimenti prodotti dalle sue pinne?
È proprio concentrandosi sull’osservazione delle evoluzioni e agilità natatorie dei pesci rossi che un gruppo di ricercatori dell’Università del Colorado a Boulder ha scoperto i segreti ingegneristici che consentono alle pinne di essere forti e al contempo flessibili.
Lo studio, pubblicato l’11 agosto 2021 sulla rivista Science Robotics, riveste un ruolo non di poco conto poiché getta le basi per la creazione di nuovi progetti volti a realizzare, per esempio, strumenti chirurgici robotici o addirittura migliorare la struttura e la gestione delle ali degli aeroplani.
Le pinne dei pesci, grazie alla contrazione dei gruppi di muscoli che si trovano alla loro base, riescono a compiere movimenti incredibili e, come spiega Francois Barthelat, autore senior dello studio e professore al Dipartimento di Ingegneria Meccanica Paul M. Rady: «Se si osserva una pinna, si nota che è composta da molti “raggi” rigidi. Ciascuno di quei raggi può essere manipolato individualmente proprio come le proprie dita, ma ce ne sono 20 o 30 in ogni pinna».
Infatti la particolare struttura di ciascuna pinna è formata da raggi che, a loro volta, contengono più segmenti di un materiale rigido e mineralizzato. Tali segmenti, la cui funzione fino a poco tempo fa non era chiara, si impilano sopra un collagene molto più morbido e spugnoso, così da creare un equilibrio perfetto tra elasticità e rigidità.
Barthelat e il suo gruppo, per approfondire la biomeccanica insita nelle pinne, sono ricorsi a varie simulazioni al computer e a materiali stampati in 3D scoprendo che, proprio il design segmentato della struttura pineale, offre migliori combinazioni di rigidità e capacità di trasformazione.
La tipologia di pesci osservati dal gruppo di scienziati, non si limita ai soli pesci rossi. L’interesse è rivolto anche allo studio della biomeccanica dei movimenti dei pesci volanti, che dispiegano le pinne per planare sopra l’acqua, e dei saltafango, che usano le pinne come vere e proprie gambe per camminare sulla terraferma.
«Ci piace riprendere da dove i biologi e gli zoologi hanno lasciato, usando il nostro background nella meccanica dei materiali per approfondire la nostra comprensione delle incredibili proprietà del mondo naturale», ha affermato Barthelat.
Fonte: https://www.sciencedaily.com/releases/2021/08/210811162858.htm
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