Una scoperta rivoluzionaria potrebbe segnare un importante passo avanti nella robotica morbida, grazie allo sviluppo di un idrogel innovativo capace di autoripararsi e di imitare fedelmente la flessibilità e la resistenza della pelle umana. Questo materiale, frutto della collaborazione tra l’Università di Aalto in Finlandia e l’Università di Bayreuth in Germania, è stato descritto in un recente studio pubblicato sulla rivista Nature Materials.
Secondo quanto riportato dagli scienziati coinvolti nella ricerca, questa tecnologia potrebbe essere applicata in futuro non solo alla robotica morbida, ma anche nella realizzazione di pelli artificiali, sistemi per la guarigione delle ferite e dispositivi per la somministrazione controllata di farmaci.
Ispirazione dalla natura: la pelle come modello di studio
La pelle umana, con le sue caratteristiche di elasticità, resistenza e capacità rigenerativa, ha rappresentato il punto di partenza per questa innovativa ricerca. Fino ad ora, le soluzioni sviluppate nel campo degli idrogel riuscivano a imitare solo una parte delle funzionalità della pelle: o la sua flessibilità o la sua abilità di ripararsi autonomamente. Tuttavia, il nuovo materiale realizzato dai ricercatori dell’Università di Aalto e dell’Università di Bayreuth riesce a combinare entrambi gli aspetti.
La formula segreta: nanoschede di argilla e polimeri intrecciati
Il risultato è stato ottenuto grazie all’introduzione di nanoschede di argilla grandi ma ultra-sottili all’interno della struttura del gel, che si comportano come rinforzi, conferendo al materiale una combinazione unica di resistenza meccanica e capacità autoriparante.
Hang Zhang, uno degli autori principali della ricerca, ha dichiarato: “Abbiamo scoperto un meccanismo in grado di rafforzare gli idrogel, tradizionalmente materiali soffici, rendendoli resistenti, elastici e capaci di autoripararsi. È un progresso che potrebbe ridefinire lo sviluppo dei materiali ispirati alla biologia“.
Il processo di realizzazione dell’idrogel prevede la miscelazione di acqua, contenente le nanoschede di argilla, con una polvere di monomeri. Successivamente, la miscela viene esposta a radiazioni UV, simili a quelle impiegate nelle lampade per unghie in gel, che avviano una reazione chimica capace di trasformare il composto liquido in un solido elastico.
Entanglement molecolare: come si rigenera il nuovo idrogel
Una delle chiavi del successo di questo materiale sta nell’intreccio casuale dei polimeri che compongono il gel. Questo fenomeno, noto come entanglement, permette alle catene polimeriche di comportarsi come fili di lana che si aggrovigliano e si muovono liberamente su scala molecolare. Quando il materiale viene tagliato, questi polimeri iniziano a riavvolgersi spontaneamente, ripristinando la struttura del gel.
Chen Liang, ricercatore post-dottorato coinvolto nello studio, ha illustrato che dopo un taglio netto, il gel riesce a autoripararsi all’80-90% entro le prime quattro ore. Trascorse 24 ore, il materiale risulta completamente riparato, recuperando il 100% delle sue proprietà meccaniche.
Nuove prospettive per la robotica e la medicina rigenerativa
Le potenzialità di questo idrogel avanzato sono straordinarie, e il team di ricerca intravede applicazioni che potrebbero cambiare il volto della robotica chirurgica e della protesica. Immaginare robot dotati di pelle sintetica in grado di rigenerarsi dopo danni accidentali non è più un concetto relegato alla fantascienza.
Olli Ikkala, ricercatore dell’Università di Aalto, ha spiegato: “Questo è un esempio straordinario di come la biologia possa ispirarci a creare materiali sintetici che uniscono proprietà finora considerate incompatibili. Pelli robuste e autoriparanti per robot o tessuti artificiali capaci di guarirsi da soli rappresentano ormai una prospettiva reale”.
Anche se l’applicazione pratica su larga scala richiederà ancora anni di sviluppo, la scoperta di questo nuovo idrogel autoriparante segna un traguardo fondamentale verso la creazione di materiali biomimetici che potrebbero trasformare profondamente sia la robotica che la medicina rigenerativa.
