La seconda natura. Materiali biomimetici e intelligenti del futuro

The technological advancement combined with the increasing exploitation of resources and the development of a more mature environmental awareness, has promoted the research in the field of innovative materials, among which smart materials. Such event was inspired by a growing interest towards the development of intelligent and bioinspired materials, adopting a new and biomimetic approach. Comparing a chain of syndiotactic polypropylene with a segment of DNA, clear similarities appear in the helical shape. However only one of these polymers is able to generate life conveying information. By observing the organization of living systems, the author has questioned about the possibility to design some materials which are able to replicate the same mechanisms performed in nature. The approach is that of the migration of knowledge arising from the developmental biology, from Piaget’s learning models, from the mechanisms of natural selection, from autopoiesis, from cybernetics and from the systematic complex, towards the creation of new advanced materials. The adopted method is based on the concept of biomimicry, considered as an holistic vision of the organization of living systems. The research leads to the SHADES theoretical model, which describes the six characteristics necessary to materials to replicate the functionality of an organism. The purpose is to provide the basis to create a material which is able to feel and react to internal and environmental changes, to preserve itself, to regenerate and to organize itself. This work is conceived to introduce a new element to future researches in the field of advanced materials, without excluding the possibility to bring new contributions to the presented model.

Il progresso tecnologico, unito all’aumento del consumo di risorse e allo sviluppo di una coscienza ambientale più matura hanno favorito la ricerca nell’ambito dei materiali innovativi, tra cui gli smart materials. Questo lavoro prende spunto dal crescente interesse verso lo sviluppo di materiali intelligenti e bioispirati adottando un nuovo approccio biomimetico. Se si confrontano una catena di polipropilene sindiotattico e un segmento di DNA appaiono evidenti somiglianze nella forma elicoidale. Tuttavia solo uno di questi polimeri è in grado di generare la vita veicolando informazione. Osservando l’organizzazione dei sistemi viventi, l’autore si è interrogato sulla possibilità di progettare materiali in grado di replicare i meccanismi attuati in natura. L’approccio è quello della migrazione di conoscenze derivanti dalla biologia dello sviluppo, dai modelli di apprendimento piagettiani, dai meccanismi di selezione naturale, dall’autopoiesi, dalla cibernetica e dalla sistemica complessa verso la progettazione di nuovi materiali avanzati. Il metodo adottato si fonda sul concetto di biomimesi intesa come visione olistica dell’organizzazione dei sistemi viventi. La ricerca conduce al modello teorico SHADES, in cui si descrivono le sei caratteristiche necessarie a un materiale per replicare le funzionalità di un organismo. L’obiettivo è quello di fornire le basi per la ricerca di un materiale in grado di percepire e reagire alle variazioni interne e ambientali, mantenersi, rigenerarsi e auto-organizzarsi. Tale lavoro vuole introdurre un nuovo strumento per future ricerche nell’ambito dei materiali avanzati, senza escludere la possibilità di apportare nuovi contributi al modello presentato.