Uns científics han publicat un nou estudi en el qual s'ha presentat un avenç innovador en el disseny de materials inspirats en la naturalesa, específicament en l'estructura de les closques i petxines d'animals com tortugues, crancs i mol·luscos. Aquests organismes han desenvolupat, al llarg de milions d'anys d'evolució, estructures protectores que no només són resistents, sinó també adaptatives, capaces d'absorbir impactes i distribuir la força dels cops sense trencar-se.

Inspirant-se en aquestes qualitats naturals tan sorprenents, un equip d'enginyers liderat per Shelly Zhang, de la Universitat d'Illinois Urbana-Champaign, i Ole Sigmund, de la Universitat Tècnica de Dinamarca, ha desenvolupat un nou tipus de material sintètic que imita i millora aquests principis naturals. El que podria tenir múltiples aplicacions per a la protecció dels humans front accidents o en qüestions militars.

Les closques dels mol·luscos podrien servir per aconseguir millors blindatges per als soldats

L'enfocament tradicional en biomimètica sol consistir a copiar directament estructures naturals, però en l'entorn d'un laboratori. Tanmateix, aquest equip va ser més enllà en dissenyar material multicapa que no només reprodueixen els patrons naturals, sinó que els programen per respondre de manera coordinada i adaptativa a l'estrès. La seva principal inspiració va ser el nacre, també conegut com a mareperla, una substància present a l'interior de closques de mol·luscos. El nacre es destaca per la seva combinació de duresa i tenacitat, producte de la seva estructura de capes microscòpiques.

A partir d'aquest model natural, els investigadors van crear capes sintètiques que treballen juntes, cada una amb diferents propietats mecàniques. Aquestes capes no actuen com a elements aïllats, sinó que col·laboren activament per dissipar l'energia de l'impacte. Un aspecte particularment nou del disseny és l'ús del "pandeig" com un mecanisme funcional i no com a senyal d'error. Aquest pandeig en etapes permet distribuir millor la força i absorbir més energia que els materials tradicionals d'absorció d'impactes.

El revolucionari de l'estudi no és només la composició del material, sinó també com s'ha programat a escala microscòpica. Les connexions entre les capes estan acuradament dissenyades perquè el material actuï com una unitat coherent i "intel·ligent", capaç d'adaptar la seva resposta a diferents tipus de càrrega. Aquest enfocament representa una millora significativa respecte als mètodes anteriors, que es limitaven a estructures d'una sola capa o arranjaments menys integrats.

Durant les proves físiques realitzades pels investigadors, els prototips no es van comportar exactament com predeien els models computacionals, la qual cosa va resultar ser valuós. Les discrepàncies van oferir nova informació sobre com refinar el disseny i programar el comportament de les capes per a futurs desenvolupaments. No obstant això, encara hi ha desafiaments a la producció a gran escala, el concepte ja suposa un important avenç en el disseny de materials més segurs i intel·ligents per a aplicacions com defenses d'automòbils o proteccions personals per a l'exèrcit.

Zhang conclou que, igual com en la naturalesa, la col·laboració entre diferents components pot generar propietats i comportaments molt més avançats que els aconseguits de forma individual. Aquest enfocament col·laboratiu promet revolucionar el disseny de materials en múltiples indústries com la de Defensa, on el blindatge és prioritari per a soldats i vehicles.