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Cómo sobrevive este escarabajo irrompible al atropello de un automóvil

Written by on October 22, 2020


Es un escarabajo que puede soportar los picotazos de los pájaros, los pisadas de los animales e incluso ser atropellado por un Toyota Camry. Ahora los científicos están estudiando lo que podría enseñarles el caparazón resistente al aplastamiento del insecto sobre el diseño de aviones y edificios más fuertes.

“Este escarabajo es súper resistente”, dijo el ingeniero civil de la Universidad de Purdue, Pablo Zavattieri, que formaba parte de un grupo de investigadores que atropelló al insecto con un automóvil como parte de un nuevo estudio.

Entonces, ¿cómo lo hace el insecto aparentemente indestructible? La especie, acertadamente llamada escarabajo acorazado diabólico, debe su poder a una armadura inusual que se coloca en capas y se ensambla como un rompecabezas, según el estudio de Zavattieri y sus colegas publicado en Nature el miércoles. Y su diseño, dicen, podría ayudar a inspirar estructuras y vehículos más duraderos.

Para entender qué es lo que le da su fuerza al escarabajo de una pulgada de largo, los investigadores primero probaron cuánto aplastado podría necesitar. La especie, que se puede encontrar en los bosques del sur de California, resistió una compresión de aproximadamente 39.000 veces su propio peso.

Para un hombre de 90 kilogramos (200 libras), eso sería como sobrevivir a un aplastamiento de 3,6 millones de kilogramos (7,8 millones de libras).

Otras especies de escarabajos locales se rompieron bajo un tercio de la presión.

Luego, los investigadores utilizaron microscopios electrónicos y tomografías computarizadas para examinar el exoesqueleto del escarabajo y descubrir qué lo hacía tan fuerte.

Como suele ser el caso de los escarabajos no voladores, los élitros de la especie, una funda protectora que normalmente envuelve las alas, se habían fortalecido y endurecido con el tiempo. De cerca, los científicos se dieron cuenta de que esta cubierta también se beneficiaba de encuadernaciones especiales en forma de rompecabezas y una arquitectura en capas.

El élitro del escarabajo, una funda protectora que normalmente cubre las alas, era muy fuerte, muy resistente y tenía uniones especiales en forma de sierra de calar y una arquitectura en capas. (David Kisailus)

Cuando se comprimieron, encontraron que la estructura se fracturaba lentamente en lugar de romperse de una vez.

“Cuando los separas”, dijo Zavattieri, “no se rompe catastróficamente. Solo se deforma un poco. Eso es crucial para el escarabajo”.

Alternativa a los pasadores, pernos , soldadura

También podría ser útil para ingenieros que diseñan aeronaves y otros vehículos con una variedad de materiales como acero, plástico y yeso. Actualmente, los ingenieros confían en pasadores, pernos, soldaduras y adhesivos para mantener todo unido. Pero esas técnicas pueden ser propensas a degradarse.

En la estructura del caparazón del escarabajo, la naturaleza ofrece una alternativa “interesante y elegante”, dijo Zavattieri.

Debido a que el diseño inspirado en el escarabajo se fractura de manera gradual y predecible, las grietas podrían inspeccionarse de manera más confiable por seguridad, dijo Po-Yu Chen, un ingeniero de la Universidad Nacional Tsing Hua de Taiwán que no participó en la investigación.

El estudio del escarabajo es parte de un proyecto de US $ 8 millones financiado por la Fuerza Aérea de los Estados Unidos para explorar cómo la biología de criaturas como el camarón mantis y el borrego cimarrón podría ayudar a desarrollar materiales resistentes al impacto.

“Estamos tratando de ir más allá de lo que ha hecho la naturaleza”, dijo el coautor del estudio David Kisailus, científico de materiales e ingeniero de la Universidad de California en Irvine.

La investigación es el último esfuerzo de tomar prestado del mundo natural para resolver problemas humanos, dijo el biólogo evolutivo de la Universidad de Brown Colin Donihue, que no participó en el estudio. Velcro, por ejemplo, se inspiró en la estructura en forma de gancho de las rebabas vegetales. Los adhesivos artificiales tomaron una página de los pies de gecko súper pegajosos.

Donihue dijo que otros innumerables rasgos que se encuentran en la naturaleza podrían ofrecer información: “Estas son adaptaciones que han evolucionado durante milenios”.


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