AGI - I ricercatori dell'Università di Tecnologia di Dalian, in Cina, hanno preso a modello le uova per realizzare un materiale di protezione per veicoli da lanciare nello spazio.
I loro risultati sono stati pubblicati sul Journal of Applied Physics. "Le strutture biologiche naturali - afferma l'autore Yuxin Wang - si sono evolute per dimostrare eccellenti prestazioni di assorbimento energetico nel corso di adattamenti a lungo termine".
Potrebbe sembrare contro-intuitivo utilizzare i gusci d'uovo come modello per la resistenza, ma i ricercatori hanno scoperto che disporre gusci d'uovo di alluminio riempiti d'acqua in una matrice conferisce al materiale proprietà aggiuntive quando vengono posizionati con il lato smussato verso il basso tra due piastre d'impatto in alluminio. Invece di essere concentrata in un singolo guscio, l'energia dell'impatto si dissipa gradualmente attraverso il materiale, consentendo a ciascun guscio di collassare e deformarsi in sequenza. "Un singolo guscio d'uovo si rompe facilmente sotto l'azione di una forza localizzata, ma il meccanismo di protezione di una matrice di gusci d'uovo è completamente diverso - spiega Wang -. La deformazione cooperativa di queste unità di guscio d'uovo trasforma il carico d'impatto locale in una dissipazione di energia distribuita sull'intera metastruttura, migliorando significativamente le prestazioni antiurto delle piastre bersaglio".
Anche riempire le uova d'acqua è utile: in caso di impatto violento, l'acqua si agita e smorza la propagazione delle onde d'urto. Questa interazione tra l'acqua e il guscio d'uovo in alluminio riduce e dissipa significativamente l'energia dell'impatto.
Sono state confrontate diverse stampe 3D e simulazioni: lastre di alluminio da sole, sfere di alluminio riempite d'acqua inserite tra lastre di alluminio e strutture a guscio d'uovo. Il materiale composito costituito da gusci d'uovo riempiti d'acqua e disposti a sandwich ha ottenuto i risultati migliori. Ha resistito a carichi elevati e ha ridotto la velocità di un proiettile in impatto di quasi il 65 per cento, rispetto a una riduzione di solo il 51 per cento ottenuta con le sole piastre di alluminio.
Tra i vari possibili orientamenti dei gusci d'uovo, le configurazioni a metastruttura con i gusci posizionati verticalmente e la loro estremità più piccola a contatto con la piastra superiore si sono rivelate le più efficaci. Prima di essere utilizzato come schermatura leggera sui veicoli destinati ai lanci nello spazio, la geometria e la composizione del materiale devono essere ulteriormente ottimizzate e sottoposte a test di resistenza agli urti. I ricercatori stanno attualmente perfezionando lo spessore dei gusci d'uovo in alluminio, il loro rapporto d'aspetto e la loro disposizione per migliorare l'assorbimento di energia protettiva del materiale.