Secretos de un indestructible escarabajo inspiran a la aeronáutica
Este escarabajo, que se encuentra bajo rocas o en robles en el suroeste de EEUU, puede soportar una fuerza de unas 39.000 veces su peso corporal, según los autores de este trabajo
La supervivencia del escarabajo diabólico acorazado depende, en parte, de su capacidad para hacerse el muerto de forma convincente y de su exoesqueleto, de los más resistentes al aplastamiento que se conocen. Ahora, un nuevo estudio revela los materiales y secretos que esconde este organismo tan indestructible.
Estos componentes, su análisis e imitación podrían ser beneficiosos para la ingeniería, en especial para la aeronáutica, según investigadores de la Universidad de California en Irvine y de la de Purdue, ambas en EEUU; los resultados se publican en Nature.
"El acorazado es un escarabajo terrestre, por lo que no es ligero y rápido, sino que está construido más bien como un pequeño tanque", detalla en un comunicado el investigador David Kisailus. "Esa es su adaptación: no puede volar, así que se queda quieto y deja que su armadura, especialmente diseñada, aguante el abuso hasta que el depredador se rinde".
Tanto es así que este escarabajo, que se encuentra bajo rocas o en robles en el suroeste de EEUU, puede soportar una fuerza de unas 39.000 veces su peso corporal, según los autores de este trabajo.
¿Y qué es lo que lo hace tan resistente? Para averiguarlo, los científicos aplicaron técnicas de microscopía y espectroscopia de alta resolución: su secreto reside en la composición material y la arquitectura de su exoesqueleto, específicamente la de su élitro -cada una de las dos alas anteriores de ortópteros y coleópteros-.
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En los escarabajos aéreos, los élitros son las hojas que se abren y cierran para proteger las alas de bacterias, desecación y otras fuentes posibles de daño, pero en el acorazado estos han evolucionado para convertirse en un sólido escudo protector.
Los análisis mostraron que su élitro consiste en capas de quitina -un elemento fibroso- y una matriz de proteínas: la capa exterior de este escarabajo tiene una concentración significativamente más alta de proteínas y esto contribuiría a una mayor resistencia del élitro.
El equipo también investigó la geometría de la sutura que une las dos partes de esa zona y encontró que se parece mucho a las piezas entrelazadas de un rompecabezas. En experimentos en laboratorio los expertos vieron que, en lugar de romperse en la región del "cuello" de estos engranajes, la microestructura dentro de las hojas de los élitros cede a través de la delaminación o fractura en capas.
"Cuando se rompe una pieza de un rompecabezas, se espera que se separe en el cuello, la parte más delgada", indica Kisailus, "pero no vemos ese tipo de ruptura catastrófica en esta especie de escarabajo. En su lugar, se delamina, proporcionando un fallo más elegante de la estructura."
Para fundamentar sus observaciones, los investigadores emplearon impresión en 3D para crear sus propias estructuras: los modelos mostraron no solo que la geometría permite un entrelazado más fuerte, sino que la laminación proporciona una interfaz más fiable.
Kisailus ve en el exoesqueleto del escarabajo posibles beneficios para la humanidad; su laboratorio ha estado fabricando materiales compuestos avanzados y reforzados con fibra basados en estas características, y prevé crear nuevas formas de fusionar segmentos de aeronaves sin el uso de los tradicionales remaches y sujeciones.
Hasta ahora, las pruebas mecánicas han constatado que las estructuras inspiradas en este escarabajo acorazado, que puede sobrevivir a ser atropellado -según los autores-, son "más fuertes y resistentes" que las juntas o uniones actuales de ingeniería.
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