Quando Konrad Rykaczewski si è trasferito nella regione del deserto di Sonora, in Arizona, sei anni fa, ha preso una bottiglia d'acqua e ha spruzzato le piante nel suo giardino, per non innaffiarli, ma per vedere come interagivano con le gocce d'acqua.

"Era la prima volta che vivevo in un deserto, ed ero affascinato dalla flora e dalla fauna, " Rykaczewski ha detto, un professore di ingegneria all'Arizona State University di Tempe, Arizona. "Quello che ho notato dei fichi d'India è che i nuovi cuscinetti sono superidrofobici, ma quelli di una stagione più vecchi proprio sotto di loro sono superidrofili. Mi sono chiesto perché".

Rykaczewski cominciò a guardare gli animali del deserto, compresi i serpenti a sonagli che cambiano forma per bere acqua dalla loro pelle. Motivato dalle sue osservazioni in giardino, Rykaczewski ha reclutato studenti e con una borsa di studio del Centro di biomimetica dell'ASU ha iniziato a sperimentare in laboratorio per caratterizzare la microscopica struttura epidermica 3-D dei cactus nei periodi secchi e umidi dell'anno. Rykaczewski applica le lezioni sulla bagnabilità, lo studio di come le goccioline interagiscono con i solidi, alle superfici ingegneristiche per applicazioni industriali.

Kenneth (Chad) Manning, uno studente di dottorato sul progetto che ha guidato il lavoro sperimentale, presenterà le scoperte del team da questa ricerca sulla bagnabilità di Sonora alla 71a riunione annuale della divisione di dinamica dei fluidi dell'American Physical Society, che si svolgerà dal 18 al 20 novembre presso il Georgia World Congress Center di Atlanta, Georgia.

Hanno scoperto che mentre i nuovi cuscinetti di cactus (cladodi) hanno un ceroso continuo, superficie idrofoba, quelli più vecchi sono ricoperti da una rete di microfratture "che scendono attraverso la cera fino alla parete cellulare, " che è idrofilo, ha spiegato Manning.

Utilizzando video ad alta velocità, i ricercatori hanno documentato che le gocce d'acqua rimbalzano giovani, pastiglie cerose, ma con i pad più vecchi le microfratture che espongono la superficie idrofila interna fanno sì che le gocce d'acqua colpiscano e si attacchino. "La pelle agisce come una membrana intelligente, " disse Manning. "Mentre i cactus si seccano, le crepe si chiudono, aiutando a preservare l'acqua”.

I risultati stanno ora informando la ricerca di Manning per sviluppare un materiale intelligente per tute ignifughe. I pori del materiale si chiuderanno in presenza di sostanze chimiche pericolose, ma rimarranno altrimenti aperti consentendo il trasferimento di vapore e calore fuori dalla tuta ignifuga, un fattore che attualmente ne limita l'uso.

È un trucco intelligente che i fichi d'India hanno già perfezionato. "È lo stesso tipo di cambiamento nella morfologia della superficie, "Ha detto Manning.