Nanotecnologie e biomimetica a servizio del design per ricreare i colori strutturati e l’iridescenza della flora e della fauna.

In occasione della Giornata Mondiale della Terra 2021, Netflix ha pubblicato la docuserie David Attenborough: la vita a colori”, una miniserie di tre episodi che esplora il mondo degli animali da un particolare punto di vista: il colore.

Il naturalista britannico guida il pubblico alla scoperta di un mondo invisibile all’occhio umano, grazie all’utilizzo di videocamere appositamente sviluppate per mostrare la natura così come la vedono gli animali. 

La trasmissione fa parte di un programma di sensibilizzazione ai temi ambientali avviato dal progetto “Emissioni zero + Natura, con cui Netflix, con una serie di operazioni coordinate, intende raggiungere zero emissioni nette di gas serra entro la fine del 2022. 

La realizzazione della docuserie è stata possibile grazie alle tecnologiche innovative oggi in grado di offrire la possibilità di adottare la medesima prospettiva degli animali, mettendo i nostri occhi nella condizione di vedere esattamente ciò che vedono loro. Solo così è possibile comprendere a fondo il ruolo e il significato che hanno i colori del loro manto, della pelle o delle piume, ma anche dell’ambiente nel quale vivono. 

Progetto Emissioni Zero + Natura di Netflix

I colori strutturati: interferenza e rifrazione

Se per l’essere umano il colore riveste una funzione per lo più estetica, per gli animali il ruolo del colore ha ben altra importanza: a seconda della specie, il colore è strettamente legato al rito e al ciclo riproduttivo, alle doti di caccia o di fuga, o all’adattamento in funzione evolutiva, anche conseguente al climate change.

Nel mondo animale, il colore è spesso questione di sopravvivenza.

Lo studio del funzionamento e delle strutture ottiche degli organismi viventi è sempre stato oggetto di interesse scientifico, ma solo con la nascita e lo sviluppo della nanofotonica è stato possibile approfondire la ricerca con le tecniche sperimentali di microscopia elettronica. 

Si è potuto così osservare come il colore, oltre a provenire dalla presenza di pigmenti, è originato da nanostrutture presenti negli strati di rivestimento esterni di un corpo. Si parla infatti di colori strutturati, riferendosi alla capacità di un materiale di interagire con la luce a livello nanoscopico.

In natura, i colori strutturati sono creati da materiali come guanina, chitina e cellulosa, che si organizzano spontaneamente in complesse architetture multistrati a indice di rifrazione variabile. Gli esempi più conosciuti di colori strutturati ce le offrono le piume del pavone, le ali della farfalla “morfo blu”, il carapace di certi coleotteri, le squame dei pesci. 

Fibre di cellulosa: biomateriale per nanotecnologie

Passando al mondo vegetale.

Nei fiori, i colori strutturati sono generati da reticoli di diffrazione creati dalla cuticula, un biopolimero di chitina e cera, che fornisce ai petali la caratteristica di impermeabilità: il reticolo crea un effetto di iridescenza, analogo a quello che si ottiene inclinando alla luce un CD.

I frutti utilizzano invece fibre di cellulosa organizzate in strutture molto simili a quelle dei cristalli liquidi nei nostri moderni schermi LCD.

A livello sperimentale la biomimetica si è applicata per riprodurre i colori strutturati sfruttando gli stessi materiali utilizzati in natura: nanofibre di cellulosa che si autoaggregano in sistemi stratificati. Si tratta di un progresso rivoluzionario nel campo della biomimetica, dal momento che la cellulosa è il biomateriale più diffuso sul pianeta.

Anche estraendo le nanofibre dalla corteccia di eucalipto, i ricercatori sono in grado di riprodurre un colore iridescente blu che imita la risposta ottica del frutto.

Nanotecnologie, dunque, ma con materiali bio. 

Lo studio dei materiali biologici è uno degli ambiti più promettenti della biomimetica.

Le superfici biomimetiche nanostrutturate esprimono qualità peculiari quali colori strutturali, autopulizia, adesione senza colla, super-idro-fobicità, antiattrito, termoregolazione e auto-riparazione, offrendo al mondo del design prestazioni eccezionali, con forti potenzialità sostenibili e rigenerative.

Biomimetica e iridescenza: l’interferenza della luce nel design

L’iridescenza è una proprietà ottica di alcuni materiali che, illuminati, assumono colorazioni diverse in base alla prospettiva di osservazione. 

Siamo circondati da un mondo di colori luminosi e riflessi metallici: l’iridescenza delle bolle di sapone o dell’arcobaleno, le tonalità brillanti di alcune specie di animali e di conchiglie o le ali di alcuni insetti che fungono da scudo per camuffarsi tra la vegetazione. Anche alcuni minerali presentano il fenomeno dell’iridescenza: l’opale ad esempio.

Solo di recente la tecnologia e la scienza della biomimetica ha imparato a riprodurre alcuni di questi effetti, ma il campo di applicazione resta ancora limitato, perché solo una contenuta gamma di supporti materiali risponde in modo soddisfacente alla sollecitazione dell’interferenza e della diffrazione della luce, avvicinandosi agli effetti naturali dei colori strutturati e dell’iridescenza.

Il supporto più accreditato è offerto dalle nanotecnologie: nanostrutture composte da strati materiali ultra sottili e trasparenti, in grado di riflettere la luce sia dal lato inferiore che da quello superiore e interferire tra loro, creando il fenomeno dell’interferenza: l’iridescenza.

La selezione del colore in risalto creato dal fenomeno dell’interferenza dipende dallo spessore del materiale: più lo strato è sottile vicino alla fine dello spettro visibile, ossia al blu, più il colore risulterà emergente.

Strati di questo tipo possono essere riprodotti su scala industriale su superfici come le piastrelle, materiali da costruzione e di interior design, permettendo di arricchire all’infinito la palette cromatica per superfici con elevatissimo potenziale di personalizzazione.

HENRY & CO. interpreta dalla preziosità dell’oro alla trasparenza del vetro, dalla pienezza della tonalità di colore alla luminosa iridescenza delle pietre preziose, dove l’opacità totale sfuma in parti traslucide, attraverso molteplici combinazioni di texture, colori e grafiche. La cromo iridescenza, dona ai materiali una luminosità tattile.

Inoltre, i colori vivaci creati con questa tecnica, non solo assomigliano alla tonalità metallica e brillante che si trova in natura, ma sono spesso più duraturi e resistenti. Un buon esempio di biomimetica efficiente in questo senso si trova negli strati di cromo-ossido applicati all’acciaio inossidabile: sono molto resistenti ed è assai difficile che sbiadiscano con il tempo.

 

Scale mobili iridescenti, Studio OMA a New York’s Saks Fifth Avenue

Iridescenza e fashion

Anche l’industria tessile è riuscita a creare speciali fibre sintetiche da resine poliestere ed acriliche che offrono effetti iridescenti, olografici e metallici. Sono gli speciali rivestimenti superficiali delle fibre che creano nei tessuti finali giochi di colore e luce che variano a seconda dell’angolo di osservazione.

Soffici e morbide al tatto, possono essere accoppiate con fibre naturali o sintetiche, resistono bene all’attacco da parte di acidi e basi, non vengono attaccate dai normali prodotti detergenti e resistono all’esposizione dei raggi ultravioletti.

Data la speciale brillantezza dei colori e lucentezza degli effetti la biomimetica trova dunque applicazione in numerosi segmenti produttivi: nell’industria tessile e dell’abbigliamento, ma anche nel settore dell’arredamento per interni (tappeti, carta da parati), dell’automotive (tappezzeria per sedili e cruscotti) e nell’industria del packaging.

Proprio le tendenze autunno/inverno 2020-2021 hanno premiato questo tipo di produzione: indumenti e accessori si sono infatti illuminati dei bagliori del PVC e delle lamine dall’effetto specchiato, dando vita a look brillanti di luce propria. Senza rinunciare a texture morbide e plasmabili, la moda ha giocato su luci, bagliori, iridescenza, riflessi argentati, laminati e siderali.

Effetti olografici e packaging design

Sappiamo bene che il design sta allargando i confini del formato e della funzione del packaging verso una maggiore espressione estetica.

HENRY & CO. sta perlustrando e sperimentando l’utilizzo di colori, illustrazioni, nuovi materiali, forme e strutture, che concorrono a una riprogettazione radicale del concetto di packaging che assume un ruolo sempre più importante nella strategia di prodotto e presentazione del brand. 

“Il packaging oggi, si integra e completa il prodotto, rappresentando la prima e fondamentale leva competitiva del prodotto stesso e del brand.” Antonella Manenti Art Director HENRY & CO.

Il packaging deve esprimere contemporaneamente una storia e una forte attualità. Catalizzare l’attenzione, grazie ad un calcolato impatto sul consumatore, rappresentare simbolicamente la complessità di un brand, nonché trasmettere affidabilità, garanzia, sicurezza, trasparenza, tracciabilità, sostenibilità.

Se possibile, vivere anche una metamorfosi e rinascere in altra forma per rendere virtuoso, sostenibile!, il suo ciclo di vita. Uso, riuso, riciclo.

“Per comunicare tutto questo e continuare a rispondere con originalità all’esigenza estetica, le strategie sono sempre più complesse.” Antonella Manenti Art Director HENRY & CO.

E anche in questo campo, una macro tendenza di successo nel design del packaging deriva dal trend delle sfumature, stiamo parlando del packaging olografico o iridescente. Questa tendenza è incentrata sull’effetto ipnotizzante della metallizzazione lucida e multicolore che il packaging design combina con una grafica accattivante su sfondi bianchi o neri per una resa d’impatto, partendo ancora una volta dai colori strutturati, dalla interferenza della luce, dalla biomimetica, dall’iridescenza.

 

 

Antonella Manenti HENRY & CO.Antonella Manenti
Art Director HENRY & CO.