A scuola di materiali: il fungo dell'esca del fuoco potrebbe insegnarci come costruire materiali ultraleggeri e ad alte prestazioni, in grado di soppiantare la plastica

Una ricerca unica nel suo genere, che ha indagato e mostrato, per la prima volta, le complesse caratteristiche strutturali, chimiche e meccaniche adattate nel corso dell'evoluzione dal fungo Hoof (Fomes fomentarius).

Il modo in cui esse sono in grado di interagire sinergicamente fra loro ha stuzzicato l'immaginazione del team di scienziati, decisi a riprodurle in modo da creare una classe completamente nuova di materiali ad alte prestazioni.

I risultati della ricerca verrano utilizzati come fonte di ispirazione per far crescere "dal basso verso l'alto" la prossima generazione di materiali sostenibili, meccanicamente robusti e leggeri per una varietà di applicazioni in condizioni di laboratorio.

Impianti resistenti agli urti, attrezzature sportive, giubbotti antiproiettile, esoscheletri per aerei, elettronica o rivestimenti superficiali per parabrezza... le potenzialità di questa scoperta sono infinite.

Il fungo Fomes, detto anche fungo dell'esca del fuoco per l'uso che se ne faceva nei tempi antichi, in cui, mischiato col salnitro, ricopriva il ruolo della moderna diavolina, è una specie definita dagli studiosi "particolarmente interessante per le applicazioni di materiali avanzati".

Biologicamente è un parassita o saprofita delle latifoglie, in grado di degradare molto rapidamente il legno, rilasciando carbonio e altri nutrienti dagli alberi morti.

I corpi fruttiferi di Fomes sono design biologici ingegnosamente leggeri, semplici nella composizione ma efficienti nelle prestazioni.

Soddisfano una varietà di esigenze meccaniche e funzionali, ad esempio protezione contro insetti o rami caduti, propagazione, sopravvivenza (consistenza e gusto sono molto simili al legno) e prosperità del corpo fruttifero pluriennale attraverso il cambio delle stagioni.

Grazie alla ricerca di VTT ora sappiamo che il corpo fruttifero di Fomes è un materiale altamente funzionale, composto da tre strati distinti che subiscono un autoassemblaggio gerarchico e multiscala.

"La rete del micelio è il componente principale in tutti gli strati. Tuttavia, in ogni strato, il micelio presenta una microstruttura molto distinta con orientamento preferenziale unico, proporzioni, densità e lunghezza del ramo. Una matrice extracellulare funge da adesivo di rinforzo che differisce in ogni strato in termini di quantità, contenuto polimerico e interconnettività", ha affermato Pezhman Mohammadi, Senior Scientist presso VTT.

La sua struttura è straordinaria perché può essere modificata per creare materiali diversi con prestazioni distinte.

Basta un minimo cambiamento nella sua morfologia cellulare e nella composizione polimerica extracellulare per avere materiali completamente diversi, con differenti caratteristiche fisico-chimiche di gran lunga superiori alla maggior parte dei materiali naturali e artificiali. Questi ultimi vanno spesso incontro a compromessi fra le loro proprietà (ad esempio, aumento del peso o della densità per aumentare la resistenza o la rigidità), ma Fomes raggiunge prestazioni elevate senza cedere da alcun punto di vista.

"La progettazione architettonica e i principi biochimici del fungo Fomes aprono nuove possibilità per l'ingegneria dei materiali, come la produzione di strutture tecniche ultraleggere, la fabbricazione di nanocompositi con proprietà meccaniche migliorate o l'esplorazione di nuovi percorsi di fabbricazione per la prossima generazione di materiali programmabili con funzionalità ad alte prestazioni . Inoltre, coltivare il materiale utilizzando ingredienti semplici potrebbe aiutare a superare i costi, i tempi, la produzione di massa e la sostenibilità del modo in cui produciamo e consumiamo i materiali in futuro", ha spiegato Pezhman.