Passe por cima do besouro em seu carro e ele não vai suar muito. Como isso faz?
Você pode acidentalmente pisar no diabólico besouro de ferro e ele nem piscará. Vá além – passe por cima dele em seu carro – e isso também não causará nenhum problema ao bicho. Seu exoesqueleto é um dos mais resistentes do reino animal. E os cientistas agora acreditam que sabem por quê.
Em um estudo, publicado na revista Nature na quarta-feira, os pesquisadores desvendaram os segredos da espantosa resistência ao esmagamento do besouro de ferro diabólico e demonstraram como novos materiais ultra-resistentes podem tirar proveito da biologia do besouro.
Você pode acidentalmente pisar no diabólico besouro de ferro e ele nem piscará. Vá além – passe por cima dele em seu carro – e isso também não causará nenhum problema ao bicho. Seu exoesqueleto é um dos mais resistentes do reino animal. E os cientistas agora acreditam que sabem por quê.
Em um estudo, publicado na revista Nature na quarta-feira, os pesquisadores desvendaram os segredos da espantosa resistência ao esmagamento do besouro de ferro diabólico e demonstraram como novos materiais ultra-resistentes podem tirar proveito da biologia do besouro.
À primeira vista, o besouro parece impressionante: um exoesqueleto escuro e irregular que se parece um pouco com uma rocha carbonizada. Mas espreitando por trás de seu exterior monótono estão algumas maravilhas estruturais, construídas pela evolução. Muitas espécies de besouros podem voar e suas asas estão envoltas em um éltra, uma casca resistente e protetora. Voar é um ótimo mecanismo de defesa para os besouros, permitindo que escapem de predadores, mas o couraçado não tem asas e costuma se fingir de morto, contando com seu exoesqueleto para mantê-lo seguro.
“O couraçado é um besouro terrestre, por isso não é leve e rápido, mas construído mais como um pequeno tanque”, disse David Kisailus, professor de ciência dos materiais e engenharia da Universidade da Califórnia em Irvine e co-autor do estudo, em um lançamento. O exoesqueleto do besouro é tão resistente que até apresentou alguns problemas para os entomologistas que esperavam exibi-los – é difícil colocar um alfinete no revestimento de ferro.
Para estudar os pequenos tanques, um membro da equipe de pesquisa, Jesus Rivera, capturou besouros e os trouxe de volta ao laboratório. Primeiro, os pesquisadores descobriram que o exoesqueleto do besouro pode suportar cerca de 150 newtons de força – 39.000 vezes o seu peso corporal. Três outras espécies de besouro terrestre tiveram apenas metade da resiliência.
Mas por que esse exoesqueleto específico é muito mais forte? A equipe de pesquisa olhou para o besouro usando uma técnica de imagem 3D chamada tomografia microcomputada, que funciona como um raio-X para todo o organismo. Eles se concentraram no éltra do couraçado.
Pode parecer incomum para o ironclad ter élitros. Afinal, é um besouro que vive no solo e não pode voar. Mas ele evoluiu de um besouro que, ao mesmo tempo, poderia, e seu éltra é fundamental para a força de seu exoesqueleto. Eles se fundiram da maneira mais notável, criando uma sutura sinuosa e espiralada.
Os pesquisadores o descrevem como peças de um quebra-cabeça que se conectam. Una duas peças e o provável ponto de falha será no “pescoço” da peça do quebra-cabeça. Mas estudando a sutura em um microscópio de alta potência e usando simulações de computador, a equipe não viu nenhuma falha catastrófica. A sutura parecia aguentar, transferindo a tensão por toda a região, em vez de se abrir. Isso é importante – protege o pescoço do besouro
Além disso, a composição química do éltra do couraçado é ligeiramente diferente da de um besouro voador. Parece ter uma concentração maior de proteína misturada, o que pode aumentar a resistência do inseto.
Os pesquisadores levaram isso mais longe e analisaram como essa geometria de exoesqueleto pode permitir o desenvolvimento de materiais mais resistentes. Eles aprenderam as lições aprendidas com a sutura do besouro e criaram algumas peças de fibra de carbono do quebra-cabeça para testar a resistência mecânica em uma aplicação do mundo real – fixadores usados na engenharia aeroespacial. As peças do quebra-cabeça que imitavam o couraçado tiveram o melhor desempenho.
“Este trabalho mostra que podemos deixar de usar materiais fortes e frágeis para outros que podem ser fortes e resistentes, dissipando energia à medida que se quebram”, disse Pablo Zavattieri, engenheiro civil da Purdue University e coautor do estude.