La Chimica dei Supereroi #11: Batman

Nuovo episodio della rubrica La Chimica dei Supereroi, in cui esaminiamo gli aspetti scientifici dei supereroi. Il personaggio di oggi costituisce un'interessante eccezione, dato che non ha alcun superpotere, né dispone di un apparato supertecnologico, ma ricorre solo alla sua preparazione fisica e mentale e a un equipaggiamento all'avanguardia.

Batman

I genitori di Bruce Wayne vengono assassinati durante una rapina. Il giovane giura vendetta al crimine e, dopo anni di studi scientifici e di preparazione atletica in giro per il mondo, torna nella natia Gotham City. Usando il denaro della sua eredità, si dota di un equipaggiamento con cui combattere il crimine e di un costume con cui nascondere la sua identità. Dopo aver scelto come suo simbolo il pipistrello, così da spaventare i criminali, diviene Batman.

Costume

Il costituente principale del costume di Batman è il kevlar, la fibra artificiale con cui vengono realizzati i giubbotti antiproiettile. Chimicamente è un'aramide, una poliammide aromatica secondaria. 

In questo tipo di polimero la particolare natura del legame strutturale (legame peptidico), che è molto forte, gli dona una certa rigidità, col risultato di conferire al materiale resistenza ed elasticità. In genere le catene polimeriche tendono a disporsi attorcigliandosi nel "gomitolo statistico"; ma nel kevlar la presenza di un gruppo ingombrante come spaziatore fa in modo di bloccare l'andamento della struttura: le catene assumono così una forma a bastoncello. In molecole di tale forma si hanno delle forze intermolecolari più intense, in quanto possono impilarsi le une sulle altre, il che porta a un irrigidimento della struttura. Le catene sono costrette ad allinearsi in parallelo, cosa che nel processo di filatura porta alla loro completa estensione, rendendolo particolarmente rigido.

La presenza di ponti idrogeno tra le catene rafforza la struttura, formando dei foglietti planari; pur essendo dei legami deboli, il fatto che si ripetano numerose volte fa sì che la risultante sia notevole: la sommatoria di un grande numero di interazioni deboli diventa qualcosa di forte. Il kevlar vede la presenza di anelli aromatici, dando ulteriore possibilità di impilamento: sovrapponendo i foglietti nella fibra, i cicli aromatici si affacciano, dando luogo a interazioni π-π; sono anch'esse dei legami deboli, ma la loro sommatoria diviene qualcosa di forte. 

La caratteristica principale del kevlar è la sua grande resistenza meccanica alla trazione, per la risultante di tutti questi contributi: a parità di massa è cinque volte più resistente dell'acciaio. E trattandosi di un materiale polimerico, è meno denso rispetto a un metallico, quindi a parità di volume è più leggero. Ha inoltre una grande resistenza al calore e alla fiamma, si rafforza alle basse temperature ed è chimicamente stabile nei confronti di qualsiasi solvente organico.

Nel costume di Batman le fibre di kevlar sono unite a fibre di nomex, un isomero di posizione del kevlar (ovvero ha la stessa formula molecolare, ma una diversa struttura; sostanzialmente una variante del kevlar). Le sue fibre non possono allinearsi come quelle del kevlar, quindi ha una minore resistenza meccanica; in compenso è notevolmente resistente al calore e alle fiamme, oltre che ad agenti chimici. Questo materiale viene utilizzato nei caschi dei vigili del fuoco e negli abbigliamenti dei piloti da corsa, in quanto ignifugo.

Assieme a queste fibre polimeriche il costume contiene anche del titanio come rinforzo. Il titanio è un metallo biocompatibile (viene usato per le protesi) e le sue leghe hanno caratteristiche interessanti: in lega il titanio è molto resistente alla corrosione e agli sbalzi termici; è resistente come l’acciaio, ma leggero come l’alluminio (a parità di volume pesa circa la metà dell’acciaio), e offre inoltre una certa elasticità. 

Sostanzialmente il costume di Batman è un composito polimerico-metallico, cioè la combinazione di due materiali di diverso tipo: il vantaggio è di combinare le caratteristiche dei materiali di cui è costituito, guadagnandone da entrambi. 

Robin

Robin è il giovane assistente di Batman, che Bruce Wayne ha preso sotto la sua ala. Nella serie televisiva Titans Jason Todd/Robin II dice che il suo costume è realizzato in fibre di zylon: questo polimero sintetico presenta proprietà simili a quelle del kevlar, ma è più rigido e resistente, inoltre ha un'ottima termostabilità e resistenza alla fiamma. Purtroppo nel tempo si degrada facilmente per l'azione di luce e umidità, perdendo le sue caratteristiche, motivo per cui la polizia americana ha smesso di utilizzarlo nei giubbotti antiproiettile.

Mantello

Batman utilizza il mantello del suo costume per planare, come fossero ali di pipistrello. In realtà il pipistrello non plana, ma vola: sbatte le ali, o meglio usa il patagio, una membrana di pelle tra gli arti anteriori e posteriori. Ci sono invece altri mammiferi che usano il loro patagio per planare: sono gli Pteromyini, comunemente conosciuti come scoiattoli volanti, che lo usano quando saltano da un ramo all'altro. 

La tuta alare, che si rifà a questi animali, è una particolare tuta da lancio usata nel paracadutismo, che riesce ad aumentare la superficie del corpo umano conferendo un profilo alare, trasformando la velocità data dalla forza di gravità in planata orizzontale, producendo portanza, la spinta perpendicolare al moto di un corpo volante che fa sì che l'aria lo spinga dal basso verso l'alto: quando questa forza almeno uguaglia la forza peso del velivolo, ciò ne permette il suo sostentamento in volo. 

Il nylon è una poliammide usata nei paracaduti; la tuta alare è realizzata in nylon ripstop, un tessuto in cui durante la tessitura si è utilizzata una tecnica di rinforzo che lo rende resistente agli strappi: si intreccia a intervalli regolari di 5-8 millimetri un motivo a tratteggio incrociato, ottenendo così un favorevole rapporto resistenza contro peso. Il nylon ripstop è un materiale leggero e ha porosità zero (cioè è privo di spazi vuoti all'interno), quindi non consente il passaggio di aria o acqua; pertanto è impermeabile, resistente all'acqua e al fuoco. Il che permette a Batman di usare il mantello anche come cappa ignifuga.

Non abbiamo ancora finito di parlare del mondo di Batman, come vedrete dai prossimi post. E se parlare di Chimica in questa maniera anticonvezionale vi è piaciuto, posso consigliarvi il mio libro Sistema Periodico - Autobiografia Elementare di un Chimico, che potete trovare cliccando qui.