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Opinioni
22 Marzo 2012
10:24

Il segreto della tela del ragno, conducibilità termica superiore al rame e al silicio

La tela del ragno sembra avere proprietà termiche di conducibilità del calore più efficienti rispetto alla maggior parte dei metalli usati convenzionalmente come il silicio, l’alluminio, il ferro e il rame. Un aspetto che, insieme alla sua resistenza ed elasticità, la rende un materiale adatto per future applicazioni nelle nanotecnologie.
A cura di Julia Rizzo
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Xinwei Wang, professore associato di Ingegneria meccanica presso la Iowa State University ha avuto l’intuizione di guardare la tela del ragno un po’ più da vicino. La seta prodotta dagli aracnidi è un materiale estremamente interessante in natura: spessa solo 4 micron (i capelli dell’essere umano arrivano a 60 micron) è molto resistente, elastica e in grado di condurre il calore. Proprio questo ultimo aspetto è stato oggetto delle indagini del ricercatore cinese. Ci sono molti materiali in natura in grado di condurre bene il calore, in particolare i metalli, come ad esempio l’alluminio, il rame e il ferro, oppure il diamante. Ma finora non era risaputo che la stessa capacità potesse essere esercitata in un modo così eccelso anche da un materiale biologico.

Wang studiava da tempo la conducibilità termica, ovvero la proprietà fisica dei materiali di condurre il calore. Da qualche tempo  la sua ricerca si è focalizzata nell’individuare un materiale organico con elevate proprietà di conducibilità termica. Per approfondire questa peculiare caratteristica della seta del ragno, Wang ha predisposto delle gabbie nella serra dell’Università dello Stato dell’Iowa, nelle quali otto esemplari di Nephila clavipes, detto ragno della seta dorata, hanno passato il loro tempo a mangiare grilli e produrre grandi quantità di tela.

Con il sostegno della Army Research Office e la National Science Foundation, Wang ha condotto alcuni accertamenti in laboratorio. Dai risultati è emerso che la tela del ragno è in grado di condurre il calore 1000 volte meglio dei fili prodotti dal baco da seta e 800 volte di più rispetto ad altri tessuti organici, nonché meglio di molti metalli, inclusi ottimi conduttori come il silicio, l’alluminio e il ferro puro. La seta di aracnide conduce il calore al ritmo di 416 watt per metro Kelvin, il rame lo conduce a 401, mentre i tessuti cutanei lo conducono soltanto a 0,6. Un altro fattore importante è dettato dalla sua elasticità: di solito, i materiali convenzionali perdono conducibilità termica quando sono tesi, al contrario la tela del ragno, quando la si tende, aumenta la conducibilità del calore del 20%.

Cosa ha di speciale questa seta per vantare una tale capacità di condurre il calore? La risposta si trova nella struttura fine del materiale. È una questione di perfezione: la seta è priva di difetti nella sua struttura molecolare, mentre le proteine ​​contengono nanocristalli e una struttura a molla che le collega fra di loro. «La nostra scoperta rivoluzionerà il pensiero convenzionale riguardo alla bassa conducibilità termica dei materiali biologici», ha dichiarato lo scienziato. Questa rivelazione potrebbe portare in futuro all’utilizzo della seta del ragno nella costruzione di componenti per l’elettronica, di tessuti per conservare il calore, di bende e di altri oggetti per la tecnologia, per la medicina e per la vita quotidiana.

La scienza però non si ferma di fronte a questi risultati. Lo scopo dello "Spiderman dello Stato dell'Iowa" (nomignolo attribuitogli all'Università) è indagare oltre per capire se è possibile modificare la struttura fine e le proprietà del materiale per aumentare ancora di più la conducibilità termica. I risultati preliminari, per ora, sembrano molto promettenti. La natura non smette di sorprenderci e riuscire a coniugare lo studio tecnologico di materiali con i sorprendenti segreti della natura, rende il lavoro di questo scienziato intrigante e affascinante.

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Julia Rizzo è laureata in biologia ed è appassionata di comunicazione scientifica, soprattutto in ambito naturalistico ma anche biomedico. Attualmente vive a Bolzano.
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