La seta di ragno è uno dei materiali naturali più straordinari noti alla scienza. Studiarlo è importante perché potrebbe permetterci di concepire materiali senza precedenti, con applicazioni in ogni settore, anche in quello tecnologico se pensiamo che tra qualche decennio avremo dispositivi super resistenti, elastici e potentissimi realizzati in modi totalmente differenti dai prodotti odierni.
La fibra proteica filata dai ragni per fare le ragnatele è più resistente di quasi tutto ciò che gli esseri umani possono realizzare. Ha la stessa resistenza alla trazione di una lega di acciaio di prima scelta, anche con una densità pari a un sesto. È anche molto duttile, capace di allungarsi fino a cinque volte la sua lunghezza.
La combinazione di forza e duttilità rende la seta di ragno estremamente forte, con una durezza pari a quella delle fibre di carbonio come il Kevlar. Rendere la seta di ragno ancora più forte e dura sarebbe un grande traguardo. È per questo motivo che il lavoro di Emiliano Lepore e del suo team presso l'Università degli Studi di Trento è davvero importante.
Questi ricercatori hanno trovato un modo per integrare nanotubi di carbonio e grafene nella seta di ragno, aumentandone forza e durezza. Il materiale che si crea da questa unione ha proprietà come la resistenza alla rottura, elasticità e durezza superiori a qualsiasi cosa sia mai stata misurata.
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Il team ha raccolto 15 ragni ballerini tenendoli in condizioni controllate nel proprio laboratorio. Come riferimento hanno poi raccolto dei campioni di seta "dragline" tessuta dai ragni. Per inserire nel processo i nanotubi o il grafene il team ha spruzzato i ragni con acqua contenente i due materiali, misurando successivamente le proprietà della seta prodotta dai ragni.
I risultati sono stati impressionanti. "Abbiamo misurato una resistenza alla rottura fino a 5,4 GPa (Gigapascal), un modulo di elasticità fino a 47,8 GPa e uno di durezza fino a 2.1 GPa," ha affermato Lepore. "Questo è il modulo di resistenza più alto per una fibra, e supera fibre sintetiche polimeriche ad alte prestazioni (ad esempio Kelvar49) e anche le più dure fibre annodate".
In altre parole, dando ai ragni dell'acqua con nanotubi questi iniziano a tessere una tela senza precedenti. I ricercatori non hanno ancora stabilito come i ragni incorporano nanotubi di carbonio e i fiocchi di grafene nella loro seta.
Un'ipotesi è che i ragni ingeriscano l'acqua contaminata e i materiali vengano inseriti nella fibra mentre viene filata. In questo modo nanotubi e grafene finiscono nella parte centrale di ogni fibra. Gli studiosi hanno simulato la struttura molecolare riscontrando proprietà meccaniche simili ai risultati sperimentali.
Al momento comunque nessuno ha scoperto un modo efficace per sfruttare la seta di ragno. Sarà necessario sviluppare una tecnica che possa funzionare su scala industriale. La semplicità del procedimento suggerisce che un approccio simile potrebbe essere usato su altri organismi. "Questa nuova procedura di rinforzo potrebbe essere applicata anche ad altri animali e piante, portando a una nuova classe di materiali bionici", hanno concluso i ricercatori.