¿Cómo puede sobrevivir este escarabajo al paso de un automóvil sobre su exoesqueleto?
Por Guru Med
Para los ingenieros que buscan materiales avanzados y ultrarresistentes , puede ser una buena idea inspirarse en el mundo natural, y el malvado escarabajo blindado ( Nosoderma diabolicum ) es un buen lugar para comenzar. Esta criatura puede ser atropellada por un automóvil y sobrevivir en él, y los científicos ahora han desentrañado algunos de los secretos de esta increíble dureza que creen que abre el camino para una nueva variedad de materiales con características similares.
La investigación fue realizada por ingenieros de la Universidad de Purdue (EE.UU.) y se centran en el exoesqueleto del escarabajo increíblemente resistente que es uno de los más fuertes de todos los artrópodos. Anteriormente, estas estructuras han inspirado los sistemas de suspensión para vehículos militares que pueden volver a su forma después de deformarse, y ahora el equipo de Purdue ha descubierto nuevos detalles sobre cómo la criatura absorbe impactos tan grandes
Mecanismos de endurecimiento de los élitros del diabólico escarabajo acorazado
Unir materiales diferentes como plásticos y metales en estructuras de ingeniería sigue siendo un desafío 1 . La sujeción mecánica, la soldadura convencional y la unión adhesiva son ejemplos de técnicas que se utilizan actualmente para este fin, pero cada uno de estos métodos presenta su propio conjunto de problemas 2 como la formación de concentradores de tensión o la degradación bajo exposición ambiental, reduciendo la resistencia y provocando fallas prematuras. En los tejidos biológicos de numerosas especies animales y vegetales, se han desarrollado estrategias eficientes para sintetizar, construir e integrar compuestos que tienen propiedades mecánicas excepcionales 3 . Un ejemplo impresionante se encuentra en las alas anteriores exoesqueléticas (élitros) del diabólico escarabajo acorazado, Phloeodes diabolicus..
Al carecer de la capacidad de volar lejos de los depredadores, este insecto del desierto tiene élitros extremadamente resistentes al impacto y al aplastamiento, producidos por interfaces complejas y graduadas. Aquí, utilizando microscopía avanzada, espectroscopía y pruebas mecánicas in situ, identificamos diseños arquitectónicos multiescala dentro del exoesqueleto de este escarabajo y examinamos la respuesta mecánica resultante y los mecanismos de endurecimiento. Destacamos una serie de suturas interdigitadas, cuya geometría elipsoidal y microestructura laminada proporcionan entrelazado mecánico y endurecimiento en tensiones críticas, evitando fallas catastróficas. Estas observaciones podrían aplicarse en el desarrollo de materiales duros, resistentes al impacto y al aplastamiento para unir materiales diferentes.
