Camarão de Mantis é famoso por seus Punchos extremely -rápidos e poderosos usado para despachar presa. Eles podem pousar o voleio após o voleio que se espalham por conchas, sem grandes ferimentos nos seus próprios nervos ou carne.
Isso porque o exoesqueleto de seus membros anteriores semelhantes ao clube é construído para filtrar as ondas de pressão mais prejudiciais Causada por uma greve, os pesquisadores relatam no dia 7 de fevereiro Ciência.
Embora pequeno o suficiente para caber na sua mão, o pavão manto camarão (Odontodactylus scyllarus) atinge tão rápido que eles criam bolhas implodentes. O impacto e as implosões funcionam em concerto para infligir forças que podem exceder 1.000 vezes o peso corporal do camarão de Mantis. No entanto, os predadores liberam esse poder repetidamente sem se machucar ou quebrar seus clubes.
Os cientistas pensaram que essa resiliência poderia vir diretamente da arquitetura da armadura do clube. Lá, camadas de quitina endurecida por minerais-uma longa cadeia de açúcares que é o componente primário dos exoesqueletos do artrópode-repousam acima de pilhas mais profundas de feixes de quitina. Essas camadas mais profundas são giradas ligeiramente em relação às camadas acima e abaixo, como uma pilha de papel que foi torcida, criando uma forma de saca-rolhas do tipo hélice chamada estrutura de boulagend.
Suspeitava -se que esse design pudesse atuar como uma espécie de escudo, manipulando como as ondas de alta energia se moviam através dele. Mas não havia sido completamente testado experimentalmente.
“Foram principalmente cálculos teóricos”, diz Hortense Le Ferrand, cientista e engenheiro materials da Universidade Tecnológica de Nanyang, em Cingapura, que não estava envolvida no estudo. Alguns bioengenheiros, ela diz, observam que “não havia realmente nenhuma prova disso … muita dúvida negativa”.
Assim, Horacio Espinosa, engenheiro da Northwestern College, em Evanston, Illinois, e seus colegas testaram sistematicamente a idéia no laboratório. Para imitar as ondas de pressão experimentadas pelo camarão de Mantis, os pesquisadores dispararam pulsos de laser em seções transversais revestidas de alumínio do exoesqueleto do clube, fazendo com que eles aqueçam e se expandissem rapidamente. Eles então mediram como as ondas de alta energia criadas por essa expansão se moviam através do materials.
Os experimentos mostram que as camadas externas mineralizadas controlam a propagação de pequenas rachaduras do impacto da greve, enquanto as camadas mais profundas do tipo hélice podem dissipar ou neutralizar as ondas de energia mais altas. Isso “impede que as ondas de cisalhamento danifiquem tecidos moles dentro do clube”, diz Espinosa.
A estrutura do tipo helix dentro do clube parece ser uma versão pure de materiais projetados para manipular a propagação de ondas sonoras. Tais materiais são tradicionalmente pensados como artificiais, diz Federico Bosia, físico da Universidade Politécnica de Turim, na Itália.
Isso “contribui para o crescente corpo de evidências que mostra que eles também aparecem naturalmente nos sistemas biológicos, onde se desenvolveram através da evolução para fins de controle de ondas e vibrações”, diz Bosia. O Escalas de asa de algumas mariposas também têm propriedades de amortecimento de ondaspor exemplo, absorver ondas sonoras como uma forma de camuflagem acústica contra o ecolocalização de seus predadores de morcegos.
A arquitetura do exoesqueleto pode inspirar materiais como armadura resistente ao impacto, revestimentos de proteção e estruturas aeroespaciais, diz Espinosa.
Cientista de materiais David Kisailus, da Universidade da Califórnia, Irvine já está desenvolvendo aplicações para a estrutura da hélice dentro do clube de camarão Mantis, usando o design para melhorar a tenacidade das asas de avião, lâminas de turbinas eólicas e palitos de hóquei. Kisailus estuda outras espécies com promessa para inspirar materiais e apostas de alto desempenho. As novas descobertas são a ponta do iceberg.
Existem milhões de espécies que tiveram que se adaptar a condições em constante mudança, diz Kisailus. “Eu sei que existem muitas, muitas plantas por aí apenas esperando para serem reveladas na infinidade de organismos da natureza”.
