Il clingfish nordico delle dimensioni di un dito utilizza una delle migliori ventose al mondo. Un piccolo disco sulla sua pancia può attaccarsi al bagnato, viscido, anche superfici ruvide e regge fino a 230 volte il proprio peso corporeo.

Un team dell'Università di Washington ispirato dalla potenza di aspirazione del clingfish ha deciso di sviluppare una ventosa artificiale che prendesse in prestito dal design della natura. Il loro prototipo, descritto in un articolo pubblicato il 9 settembre sulla rivista Transazioni filosofiche della Royal Society B , effettivamente eseguito meglio del clingfish.

"Mi piace dire, la natura è sempre la cosa migliore, " ha detto l'autore principale Petra Ditsche, che ha iniziato questo lavoro come ricercatore post-dottorato presso gli UW Friday Harbor Laboratories sull'isola di San Juan. "In questo caso, quando si considera la loro forza di attaccamento, le nostre ventose sono migliori."

Le ventose potrebbero essere utili in numerosi settori che richiedono una forza di adesione forte ma reversibile su superfici ruvide o ruvide. Questi potrebbero includere l'etichettatura di balene e altri animali marini, collegare sensori a superfici acquatiche sporche o utilizzare veicoli subacquei per pulire gli scafi delle navi. Le applicazioni nel design del carrello doccia o nella lavorazione industriale sono altri interessanti campi di applicazione per le ventose bioispirate, hanno detto i ricercatori.

La chiave per la loro svolta con la ventosa è stata capire come funziona l'aspirazione naturale del clingfish in modo così efficace, specialmente su superfici ruvide che normalmente causano il fallimento di una ventosa fabbricata.

I Clingfish hanno un disco sul ventre che permette loro di resistere con grande tenacia. Il bordo del disco è ricoperto da strati di micro-dimensioni, strutture simili a capelli, in molte diverse dimensioni. Questo effetto a strati crea più attrito lungo il bordo e aiuta il pesce ad aderire alle superfici ruvide. L'intero disco è flessibile ed elastico, permettendogli di adattarsi e trattenersi al grossolano, superfici irregolari.

"Questi pesci sono così evocativi in ​​quello che possono fare. Possono attaccarsi a rocce irregolari ricoperte di alghe, e non puoi comprare qualcosa che si attacchi reversibilmente a quelle rocce, " ha detto il co-autore Adam Summers, un professore di biologia e di scienze acquatiche e della pesca con sede a Friday Harbor Labs. "Un sacco di sperimentazione e scetticismo alla fine ci hanno portato a capire come funzionava".

Ci sono circa 110 specie conosciute della famiglia dei clingfish che si trovano in tutto il mondo. La popolazione intorno alle Isole San Juan è robusta e sana. Spesso si aggrappano alle rocce vicino alla riva, e con la bassa marea possono essere visti nelle pozze di marea e sotto le rocce.

Molti animali marini possono aderire fortemente alle superfici sottomarine:stelle marine, cozze e anemoni, per citarne alcuni, ma pochi possono liberarsi velocemente come il lingfish, soprattutto dopo aver generato così tanto potere adesivo.

Dopo più di cinque anni trascorsi a decifrare come funzionano le ventose di clingfish, i ricercatori hanno iniziato a costruire il proprio prototipo, prendendo a prestito dalle innovazioni della natura.

Il team ha scoperto dopo anni di test di laboratorio che la combinazione di materiali diversi ha contribuito a conferire alle ventose artificiali una struttura rigida abbastanza forte da trattenere la tensione, mentre è anche abbastanza morbido e flessibile da adattarsi e aderire a superfici ruvide. Hanno anche trovato un modo per aumentare l'attrito sul bordo della tazza.

"Questa combinazione di tutti questi diversi aspetti alla fine ci ha dato buoni risultati e ci ha permesso davvero di costruire una ventosa in grado di aderire saldamente alle superfici ruvide, " Ditsche ha detto.

I ricercatori hanno testato diverse iterazioni del loro design a ventosa incollandole su uno spettro di superfici ruvide e lisce, quindi tirando fino a quando ogni tazza non si guasta usando una macchina di prova. Hanno fatto gli stessi test usando il disco di aspirazione naturale del clingfish. Ogni volta, la tazza artificiale più avanzata ha superato l'aspirazione del clingfish su tutte le superfici.

Il prototipo è pronto per essere portato alla fase successiva, idealmente in collaborazione con ingegneri che potrebbero sviluppare ulteriormente il concetto con prodotti e applicazioni specifici in mente, disse Ditsche. A seconda di come vengono utilizzate le tazze, fattori come la temperatura e l'esposizione al sole potrebbero richiedere una messa a punto del design.

"C'è la comprensione di come funziona qualcosa. E poi c'è la comprensione di come funziona così bene che puoi davvero farne uno. La biologia non ti dà sempre quell'opportunità, " disse Summers. "Questa è una situazione davvero insolita, dove quando abbiamo guardato da vicino nel tempo, ci siamo resi conto che potevamo imitare ciò che vedevamo".