La natura ispira continuamente gli scienziati, alcune idee sono ancora in fase di ricerca, come le mute super calde ispirate al castoro, ma altre fanno già parte della vita umana, come il velcro (a base di bave di bardana) e il treno proiettile giapponese ( modellato sul becco lungo e stretto del martin pescatore ).
Le cicale hanno ispirato la recente ricerca sulle superfici autopulenti, mantenere i vetri della tua auto immacolati può sembrare una battaglia senza fine contro le forze dello sporco e della polvere, ma gli insetti come le cicale hanno un affascinante asso nella manica che mantiene immacolate le loro ali, senza che l’insetto faccia alcuno sforzo, ciò potrebbe essere la chiave per risparmiarci il fastidio di una costante pulizia.
Sreehari Perumanath dell’Università di Warwickdel insieme al suo team ha studiato il meccanismo alla base di questo processo di autopulizia. La ricerca è stata pubblicata nella rivista ACS Publications.
Grazie alla particolare struttura delle ali di cicala, la rugiada mattutina si condensa su di esse e si trasforma gradualmente in piccole goccioline d’acqua, queste goccioline rimuovono particelle di polvere e microrganismi quando entrano in collisione tra loro o rotolano giù dalle ali dell’insetto.
Le cicale non sono gli unici insetti che hanno sviluppato corpi autopulenti, molte farfalle hanno ali che possono pulirsi da sole, anche altre creature come i gechi e alcune foglie di piante, come il loto e il riso, usano il movimento delle goccioline per tenersi libere dalla polvere come fanno le cicale: queste goccioline in movimento aiutano anche a rimuovere i batteri, riducendo così il rischio di infezioni, non solo, se un liquido viene versato sulla maggior parte delle superfici (si pensi a una tazza di caffè capovolta) si diffonderà semplicemente nell’area e rimarrà lì.
Le goccioline di rugiada si comportano in modo diverso sulle ali della cicala a causa di un elemento che i ricercatori chiamano “super-idrofobicità”, o estrema idrorepellenza. La superficie delle ali della cicala contiene una complessa disposizione di migliaia di minuscoli coni ricoperti di cera. Le goccioline d’acqua sull’ala assumono una forma simile a una perla, ciò riduce al minimo il contatto con la superficie dell’ala, questo è dovuto alla cera che respinge l’acqua e alle punte coniche, ciò impedisce alle gocce d’acqua sferiche di penetrare nella membrana dell’ala. È come un palloncino posto su un letto di chiodi, non scoppierà perché la pressione è distribuita su tutte le punte, nel caso delle goccioline, i coni rivestiti di cera facilitano il movimento senza sforzo delle goccioline sulle ali della cicala.
Goccioline d’acqua che saltano e rotolano
Precedenti studi hanno mostrato che la gravità fa rotolare le goccioline più grandi lungo le ali cerose delle cicale, raccogliendo numerosi contaminanti lungo il loro viaggio. Tuttavia, fino ad ora, il modo in cui le goccioline più piccole, che sono troppo piccole per essere trascinate dalla gravità, hanno raccolto lo sporco è rimasto sfuggente. Il team di ricercatori ha scoperto che piccole goccioline, nel tempo, si fonderanno con le loro vicine.
La gocciolina unita salta fuori dalla superficie invece di rotolare via. La gocciolina durante il salto assumerà una forma che ricorda una mongolfiera in procinto di decollare da terra. Lo studio dei ricercatori ha rivelato che questa forma di mongolfiera è fondamentale per consentire alle goccioline di portare via lo sporco dalla superficie.
Si scopre che è la tensione superficiale della gocciolina liquida che raccoglie lo sporco mentre la gocciolina è a forma di mongolfiera. La tensione superficiale è la tendenza delle goccioline esposte all’aria a mantenere una forma sferica, quando una gocciolina assume la forma della mongolfiera con lo sporco sottostante, cercherà di riformarsi come una sfera, in questo processo, inavvertitamente allontana lo sporco dalla superficie.
Il team di ricercatori oltre a osservare che le goccioline d’acqua non possono rimuovere tutti i contaminanti in questo modo (ad esempio, sulle ali della cicala, le goccioline d’acqua possono essere in grado di rimuovere minuscole particelle di sabbia ma non quelle fatte di fuliggine), hanno anche scoperto che, indipendentemente dal fatto che le goccioline saltino o rotolino, il meccanismo per rimuovere i contaminanti da una superficie rimane lo stesso: quando una goccia più grande rotola sullo sporco, la sua superficie si deformerà. La gocciolina cercherà di mantenere la sua naturale forma sferica, che, come nelle goccioline unite, estrarrà lo sporco dalla superficie.
Ingegneria naturale
Il team di ricercatori ha detto che in futuro, ciò che hanno appreso sulle ali di cicala lo potranno incorporare nei progetti dei prodotti, in questo modo sarà possibile non aver più bisogno di spruzzare acqua e pulire i vetri delle finestre e altre superfici perché si puliranno da sole.
Iniziamo a immaginare le finestre dei grattacieli, i pannelli solari e le lenti delle telecamere di sorveglianza che possono pulirsi da sole, un rivestimento super idrorepellente può anche aiutare a prevenire la formazione di brina su varie superfici in inverno, come il parabrezza dell’auto.
Tutto questo sarà una buona aggiunta all’elenco degli aggiornamenti imminenti alla nostra esistente infrastruttura, insieme a pannelli solari efficienti ispirati alla struttura delle foglie delle piante ed edifici ispirati ai termitai con una ventilazione più efficace nelle città di tutto il mondo. La natura anche nei luoghi più urbani è intorno a noi.
