L’intelligenza collettiva delle Solenopsis invicta ispira la robotica e la ricerca di nuovi materiali

Flessibile ed elastico… come una zattera di formiche di fuoco

[28 novembre 2013]

Cosa hanno in comune il miele, il dentifricio e le zattere create con i loro corpi dalle formiche di fuoco (Solenopsis invicta) per superare i corsi d’acqua? Sono tutti  cosiddetti materiali ” viscoelastici” , il che significa che possono  resistere ad uno stress come un fluido e ritornare alla loro forma originale dopo essersi allungati o compressi, come un elastico.  Materiali che non si comportano esattamente né come solidi né come fluidi, ma come una via di mezzo.

Le insolite proprietà delle zattere delle  formiche di fuoco però non si fermano qui secondo lo studio “Ants cushion applied stress by active rearrangements”, che un team di ricercatori dell’università della Georgia ha presentato  al meeting della Division of Fluid Dynamics (Dfd) dell’American Physical Society a Pittsburgh, e che rivela altre affascinanti caratteristiche e possibili future applicazioni.

I ricercatori capeggiati da Zhongyang Liu del Georgia Tech e dal biologo  David Hu, hanno scoperto che le zattere di formiche riorganizzano continuamente e attivamente la loro struttura, una tecnica  che permette loro di  ammortizzare in modo più efficace le forze applicate: ad esempio la pioggia battente o le onde.

Liu  e Hu spiegano che le formiche di fuoco formano zattere collegandosi tra loro con gambe e  mascelle . «La struttura collegata che formano,  simile a una struttura reticolare, è elastica e quindi è in grado di sostenere forze esterne».

Ma la zattera di formiche di fuoco non è stabile, anzi  è in continuo movimento perché le formiche ripetutamente la formano, si fermano e la riformano, rifacendo le connessioni tra i loro corpi . Attraverso questi riarrangiamenti, la zattera vivente è in grado di  immagazzinare energia (agendo come un materiale elastico) e di dissipare l’energia (come un materiale viscoso) per gradi equivalenti. «Una condizione che non è mai stata vista in nessun altro materiale  attivo, come i  film di batteri o i cristalli liquidi» dicono i ricercatori, che hanno anche scoperto che zattere fatte con formiche morte non mostrano questa caratteristica  e che,  invece, si comportano più come materiali viscoelastici solidi.

Liu conclude: «Questa è la nostra scoperta più importante, abbiamo notato che l’intelligenza che lo sciame delle formiche utilizza per realizzare sua continua costruzione potrebbe essere applicata alla ricerca robotica.  Inoltre, la particolare struttura formata dalle formiche potrebbe ispirare la nuova ricerca nella scienza dei materiali».