Un dispositivo che afferra e rilascia come le ventose di un tentacolo può gestire oggetti sconnessi e bagnati.
Una nuova tecnologia adesiva rende omaggio a una delle più forti fonti di aspirazione della natura: il tentacolo di un polpo. I ricercatori hanno replicato la forte presa e il rilascio controllato del polpo per creare uno strumento in grado di manipolare un’ampia gamma di oggetti. Potrebbe contribuire a migliorare i metodi di costruzione subacquea o trovare applicazione in dispositivi di uso quotidiano come un guanto di assistenza.
Ogni ventosa lungo il braccio del polpo presenta una formazione di tessuto malleabile a forma di imbuto, chiamata infundibolo. La curvatura unica e morbida consente alla ventosa di attaccarsi e staccarsi rapidamente da un’ampia gamma di superfici, compresi oggetti curvi, ruvidi e subacquei.
I ricercatori del Virginia Tech hanno cercato di ricreare questo comportamento in laboratorio, accoppiando un gambo di gomma curvo con una membrana adesiva a base di silicone, controllata aumentando o diminuendo la pressione del gas all’interno del gambo, un po’ come se si pompasse aria dentro e fuori un palloncino. Quando il gambo si sgonfia, la membrana aspira per afferrare e sollevare un oggetto. Poi si rilascia con l’inspirazione controllata del gambo. “La combinazione di un gambo curvo ci permette di creare un contatto su superfici difficili”, spiega Michael Bartlett, ingegnere dei materiali morbidi alla Virginia Tech, che ha guidato il laboratorio che ha condotto questa ricerca, pubblicata su Advanced Science. “La membrana, che utilizziamo per attivare e disattivare l’aspirazione, ci permette ora di manipolare una gamma molto varia di oggetti”.
Bartlett e i suoi colleghi hanno testato l’aspirazione su oggetti ruvidi e complessi come conchiglie e rocce. La combinazione di versatilità e precisione dell’adesivo ha permesso ai ricercatori di assemblare torri di pietra sottomarine chiamate cairn, un compito spesso realizzabile solo a mano. Gli esperimenti hanno incluso anche la sospensione di una roccia per una settimana prima di rilasciarla su richiesta, per dimostrare la stabilità dell’aspirazione.
“Gli adesivi commutabili sono il Santo Graal delle tecnologie di adesione”, afferma Andrew Croll, fisico della North Dakota State University specializzato in fisica dei polimeri. Alcuni adesivi esistenti resistono sott’acqua, ma non con lo stesso controllo diretto: ad esempio, la pellicola adesiva deve essere incollata e staccata manualmente. Altri strumenti offrono lo stesso approccio catch-and-release della nuova aspirazione, ma funzionano solo su superfici lisce e piatte.
“Questi test richiedevano una precisione di rilascio ad alta capacità, e la capacità di farlo più volte era quello che volevamo”, spiega Bartlett.
PER GENTILE CONCESSIONE DI BARTLETT E ALTRI
Lui e il suo team vedono il loro progetto particolarmente utile negli ambienti oceanici. Un saldatore subacqueo potrebbe usare l’aspirazione per evitare di galleggiare mentre ripara una nave. Ma lo strumento è altrettanto utile anche fuori dall’acqua. Un medico potrebbe usare l’aspirazione per tenere temporaneamente in posizione un tessuto durante un intervento chirurgico. Oppure potrebbe essere incorporato in dispositivi di assistenza, consentendo di manipolare qualsiasi oggetto domestico senza preoccuparsi dell’umidità o della forma dell’oggetto.
“Siamo entusiasti di pensare al futuro di come questo possa aiutare le persone, soprattutto se hanno bisogno di assistenza in diverse attività quotidiane”, afferma Bartlett.
La tecnologia di aspirazione del team potrebbe non essere ancora pronta per l’applicazione quotidiana. Secondo Croll, sarebbe probabilmente più utile se fosse più sottile e più resistente. Ma con un design migliorato, il nuovo adesivo potrebbe diventare il nuovo punto fermo del cassetto degli attrezzi domestici.
