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Quando la natura incontra la scienza – ragnatele fatte di grafene

La seta di ragno ha molte caratteristiche meccaniche interessanti, che hanno attirato l’attenzione dei ricercatori. Ora un team ha abbinato questa meraviglia della natura al grafene, che è attualmente il materiale più resistente, aprendo così la strada a una nuova classe di materiali compositi bionici.
Quando la natura incontra la scienza – ragnatele fatte di grafene
La seta di ragno offre una combinazione di grande resistenza ~1.5 GPa e tenacità ~150 J g−1. Per capire cosa accadrebbe a tali misurazioni se i ragni ingerissero grafene, i ricercatori sostenuti dal progetto GRAPHENE FLAGSHIP, finanziato dall’UE, hanno spruzzato soluzioni di grafene e nanotubi di carbonio (carbon nanotubes, CNT) intorno ai recinti in cui si trovavano i ragni.

Il team ha recentemente presentato la sua ricerca in una lettera intitolata “Spider silk reinforced by graphene or carbon nanotubes”, pubblicata nella rivista online “2D Materials”™. Le soluzioni sono state ingerite dai ragni e successivamente si è constatato che il grafene e i nanotubi erano presenti nella seta da essi prodotta. Il team ha osservato un aumento delle proprietà meccaniche rispetto alla seta originaria, con una resistenza alla frattura fino a ~5.4 GPa e tenacità fino a ~1570 J g−1.

La ricerca è stata condotta dal prof. Nicola Pugno dell’Università di Trento, in Italia, che ha paragonato la forza della seta potenziata ai denti di patella o alle fibre di carbonio. “Siamo ancora agli inizi, ma i nostri risultati sono una prova di concetto che spiana la strada all’utilizzo della produzione di ragnatele naturalmente efficiente per produrre fibre di seta bionica rinforzate, migliorando quindi ulteriormente uno dei più promettenti materiali resistenti.”

Le fibre non sono soltanto estremamente resistenti, ma sono anche biodegradabili e consentono nuove applicazioni per tessuti come ad esempio per le medicazioni.

L’innovazione tramite la collaborazione

Una varietà di progetti hanno contribuito a sostenere la ricerca, tra cui REPLICA2 (Large-area replication of biological anti-adhesive nanosurfaces), KNOTOUGH (Super-tough knotted fibers) e BIHSNAM (Bio-inspired Hierarchical Super Nanomaterials). Quello del grafene è un settore di grande interesse e innovazione, e GRAPHENE FLAGSHIP dell’UE è un’importante risorsa per promuoverlo.

Andrea Ferrari, direttore del Cambridge Graphene Centre, responsabile di scienza e tecnologia di GRAPHENE FLAGSHIP e presidente del panel direttivo del Flagship, ha rilasciato a Science Daily: “L’interazione tra il grafene e i materiali e biomateriali correlati è fondamentale per ampliarne le possibili applicazioni. È uno dei molti esempi che dimostrano le potenzialità in questo settore. Questo lavoro può aiutarci a progettare nuovi composti con proprietà migliorate, ispirandoci alla natura.”

Per maggiori informazioni, consultare:
Sito web di GRAPHENE FLAGSHIP

Fonte: Sulla base di informazioni diffuse dal progetto e segnalazioni dei media

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