Attraverso l’evoluzione e la selezione naturale, la natura ha infatti risolto questioni complesse, come la resistenza al calore e al vento, la cattura e l’accumulo di energia
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Quando il progetto è mimetico
“Non cerchiamo di imitare la natura, ma piuttosto di trovare i principi che lei usa”
Buckminister Fuller
L'interdipendenza tra design e materiali
Il design contemporaneo promuove processi di innovazione e sperimentazione in cui persone, cultura e industria convergono, si intersecano e si arricchiscono reciprocamente attraverso l'integrazione multidisciplinare e metodologie sempre più scientifiche.
Trascende la mera gestione di dati raffinati, approfondendo l'osservazione dei fenomeni, gli orizzonti a lungo termine, i cicli di utilizzo e riutilizzo e le metriche legate alle interazioni ambientali, comprendendo sia l'estrazione che la lavorazione delle materie prime. Accelerare l’innovazione dipende dalla promozione dello scambio collaborativo di intelligence: è questo un ambito di intersezioni disciplinari che promuovono nuove speranze e delineano possibilità e percorsi verso soluzioni.
Il dialogo e la cooperazione tra design e materiali dotati di caratteristiche e funzionalità non tradizionali sono costanti, fondati sulla definizione e sperimentazione di nuovi linguaggi e metodi di condivisione, facilitando la crescita individuale e aziendale favorendo momenti di interazione e dibattito all'interno dei propri gruppi di lavoro e diffondendo le conoscenze apprese alle imprese industriali orientate a costruire e offrire innovazione integrata, e preferibilmente responsabile.
La natura insegna
Oggi la scienza dei materiali approfondisce la natura, i sistemi biologici, le composizioni chimiche e propone stimoli
indicando alcune delle direzioni più avanzate nello sviluppo tecnologico.
La pratica progettuale, insieme alla biologia, alla fisica, alla geologia, alle biotecnologie e, soprattutto, alla chimica dei materiali, trova nuovi e senza precedenti contesti di collaborazione in cui i ruoli si invertono, si fondono e si rinnovano continuamente in simbiosi, come insegna la natura.
Le interazioni del sistema naturale coltivano la cultura del design
Uno dei primi esempi di progettazione ispirata alla natura fu lo studio degli uccelli per immaginare il volo umano.
Leonardo da Vinci annotò e abbozzò meticolosamente varie strategie, strutture, capacità e anatomie aviarie. I fratelli Wright, che pilotarono con successo il primo aereo nel 1903, trassero ispirazione dalle stesse linee di indagine. La vegetazione offre una miriade di spunti. Sebbene incapaci di muoversi (almeno entro i nostri tempi), le piante alterano la loro struttura in risposta ai cambiamenti ambientali —una trasformazione chiamata tropismo.
Un fiore si apre, si chiude e si orienta seguendo il sole e la sua posizione. Vari tropismi
comprendono la reazione gravitazionale, il contatto fisico e la risposta specifica alla luce. Questo sistema di osservazione della natura attraverso azioni, reazioni e interazioni diventa pertinente nella cultura del design, il tema della profondità metodologie, studi, applicazioni, prospettive ed è definita biomimesi o biomimetica.
Tutti i sistemi naturali operano all'interno di cicli chiusi (non ci sono rifiuti in natura), fondati sull'interdipendenza, interconnessione, cooperazione, processi che sono alla base di tutti i sistemi viventi, funzionanti con energia solare, rispettare e valorizzare la diversità. Possiamo emulare i processi della natura per migliorare le tecnologie umane. Ogni specie vivente si fonda su una complessità sempre più compresa dalla scienza, supportando l'evoluzione dei prodotti industriali con nuove tecnologie e materiali. Queste caratteristiche vengono riapplicate modellando strutture e modelli per replicare meglio le motivazioni e i fenomeni che tali tratti implicano.
Questa trasformazione si sta verificando negli ultimi dieci anni nell’architettura, nella robotica, nei trasporti, nella pianificazione urbana, nella medicina e nell’informatica, ma in particolare nella scienza dei materiali.
Fu il biofisico americano Otto Schmitt nel 1957 a concepire un approccio che avrebbe definito biomimetico, per descrivere il trasferimento dei processi biologici ai sistemi tecnologici. Studiò il sistema nervoso dei calamari per progettare un dispositivo in grado di replicare il sistema biologico di propagazione dei nervi.
Alberi: un modo strategico di crescere
Il caso del velcro è molto rinomato per essere ispirato alla forma uncinata dei semi delle piante; gli animali nei climi freddi, per il letargo, scavano nicchie che massimizzano il volume interno riducendo al minimo la superficie di dispersione, per rilasciare meno calore possibile; da lì, gli esseri umani hanno imparato a costruire igloo. Questo comportamento descrive l'adattamento naturale degli organismi viventi alle condizioni del loro contesto ambientale di riferimento.
L'analisi del sito, preliminare nella pianificazione degli insediamenti urbani, viene effettuata anche dalle specie animali per scegliere dove collocare i propri nidi o tane. Questi sono costruiti con materiali di recupero locali: legno, sabbia, fango, paglia, foglie. Materiali con energia incorporata molto bassa, intesa come energia consumata durante l'estrazione, la produzione, il trasporto, l'installazione.
Per resistere a forze che altrimenti li spezzerebbero, gli alberi hanno sviluppato un modo strategico di crescere: formano il loro legno per controbilanciare tali forze. Man mano che un tronco o un ramo cresce, regola le dimensioni e il numero dei tipi di cellule, lo spessore della parete e i composti al loro interno. Le conifere ricoprono la parte inferiore dei rami con lignina rigida per resistere allo stress da compressione. Il supporto è adattabile, lavora con angoli e curve, integrato nel materiale utilizzato per la costruzione su scala molecolare.
Le lezioni apprese: dagli alberi e dai calamari alla ceramica
Come dimostrato nel caso della lavorazione delle lastre ceramiche del sistema additivo sviluppato da Lamberti Ceramica, è possibile incorporare queste e altre lezioni apprese dagli alberi nella creazione di soluzioni che ottimizzano flessibilità e resistenza con enormi risparmi di energia, materiali ed emissioni che alterano il clima.
I cefalopodi forniscono ispirazione anche attraverso il loro comportamento nell'erogazione dell'inchiostro sulle superfici ceramiche. Quando sono minacciati, i calamari espellono una nuvola d'inchiostro per creare una cortina di fumo che si disperde perfettamente nell'acqua e confonde i predatori. L'inchiostro è costituito da sostanze rilasciate da varie ghiandole mescolate insieme in una sorta di personalizzazione relativa al tipo specifico di minaccia. In laboratorio, iperdisperdenti organici su misura sono stati sviluppati per rivestire le particelle di pigmento dell'inchiostro per le stampanti, impedendone l'aggregazione e garantire un flusso corretto e stabile.
Le piante, alla ricerca di acqua e nutrienti distribuiti in modo non uniforme nel terreno, hanno sviluppato sostanze chimiche specifiche per ridurre la tensione superficiale dell'acqua e assorbire meglio i nutrienti attraverso le radici. Questo è un altro esempio di biomimetica presente negli smalti, in particolare nella ceramica. Il processo che ha portato a queste soluzioni è molto interessante perché applica principi di natura > chimica > trasferimento tecnologico che aprono scenari nuovi e affascinanti.
La sintesi biomimetica rappresenta la nuova frontiera della chimica nel ventunesimo secolo: modella le molecole imitando la sintesi biologica elaborata negli organismi viventi.
Si trova anche nell'ultima frontiera della ricerca applicata ai trattamenti superficiali, nel Rivestimento: l'idrossiapatite (HAP), un materiale naturale presente nei denti e nelle ossa, è ora replicabile per la sintesi e lavorabile sotto forma di sfere che possono consentire a diversi legni e materiali di acquisire plasticità, infiammabilità e proprietà tattili specifiche.
The Intelligence of Matter
Progettazione biomimetica
Siamo abituati a considerare i designer come creativi che danno forma a bellissimi arredi, interni accoglienti o alcune interfacce high-tech. Tuttavia, lo sviluppo del design biomimetico ci costringe a interpretare il termine "design" nel suo senso più complesso di “progetto” (trascendendo la disciplina storica della forma più la funzione) e a ripensare il concetto di bellezza.
Ci abitueremo a nuove percezioni tattili e olfattive, a prestazioni invisibili e intangibili, a riconoscere come comuni i meccanismi di orientamento e condizionamento dei materiali a livello micro, a immaginare la progettazione molecolare e le sue interazioni come l'opzione progettuale primaria. Mentre le maggiori rivoluzioni nel settore del design deriveranno dal lavoro integrato con le discipline sintetiche, la progettazione della natura e lo studio delle sue evoluzioni plasmeranno anche l'orientamento della ricerca chimico-industriale.
Soprattutto per quanto riguarda quei prodotti che miriamo a rendere sostenibili: in questo ambito, così come in quello dell'Intelligenza Artificiale, le ramificazioni etiche devono ancora essere risolte; tutto può succedere. È fondamentale comprendere sempre il quadro etico e normativo all’interno del quale operano queste innovazioni e sfide.
