Científicos estudian armadura del escarabajo para fabricar aviones más ‘resistentes’

La armadura del escarabajo le permite resistir el picoteo de las aves, las pisadas de animales e incluso el peso de un Toyota Camry que le pasa por encima. Ahora los científicos están estudiando esa armadura con la esperanza de que ofrezca ideas para diseñar edificios y aviones más resistentes.

“Estos escarabajos son durísimos”, dijo el ingeniero civil de la Purdue University Pablo Zavattieri, parte de un grupo de investigadores que le pasaron por encima al insecto con un auto como parte de un nuevo estudio.

¿Cómo hace este insecto casi indestructible para soportar esos pesos? La especie cuenta con una compleja armadura que parece un rompecabezas, según el estudio de Zavattieri y sus colegas, publicado en la revista Nature del miércoles. Su diseño, dicen, podría inspirar estructuras y vehículos más duraderos.

Para comprender qué hace tan resistente este insecto de dos centímetros y medio (una pulgada), los investigadores probaron primero cuánta presión podían soportar. Algunos resistieron una compresión equivalente a 39.000 veces el peso del animalito. Otros cedieron a un tercio de ese peso.

Acto seguido los investigadores usaron microscopios electrónicos y escáneres para examinar el esqueleto externo y tratar de determinar qué lo hace tan duro.

Como ocurre a menudo con los escarabajos, los élitros —una capa protectora en las alas— se hacen más duros y resistentes con el correr del tiempo. De cerca, los científicos se dieron cuenta de que esa coraza se beneficiaba de una estructura con ribetes y capas que parece un rompecabezas.

Al ser comprimida, comprobaron que la estructura se resquebrajaba lentamente, en lugar de partirse de una.

“Cuando aflojas”, dijo Zavattieri, “no se desarma. Solo se deforma un poco. Eso es fundamental”.

El estudio podría serle útil a los ingenieros que diseñan aviones y otros vehículos con materiales, como acero, plástico y yeso. Actualmente los ingenieros usan pins, tornillos, soldaduras y adhesivos para ensamblar todo. Pero estas técnicas pueden deteriorarse.

En la estructura de la armadura del escarabajo, la naturaleza ofrece una alternativa “interesante y elegante”, dice Zavattieri.

Dado que los diseños inspirados en el escarabajo se resquebrajan en forma gradual y previsible, es más fácil examinar las fisuras para determinar el estado de una pieza, según Po-Yu Chen, ingeniero de la Universidad Nacional Tsing Hua de Taiwán, que no participa en la investigación.

El estudio del escarabajo es parte de un proyecto de 8 millones de dólares de la Fuerza Aérea estadounidense que explora cómo la biología de criaturas como la langosta mantis y el muflón pueden generar materiales que resisten los impactos.

“Tratamos de ir más allá de lo que ha hecho la naturaleza”, expresó el coautor del estudio David Kisailus, ingeniero de la Universidad de California de Irvine.

La investigación es un nuevo esfuerzo por buscar soluciones a los problemas humanos en la naturaleza, de acuerdo con el biólogo Colin Donihue, quien no participa en el estudio. El velcro, por ejemplo, fue inspirado por una estructura de la corteza espinosa de algunas plantas. Los adhesivos artificiales se copiaron de las patas pegajosas del geco.

Donihue dijo que hay una cantidad de cosas en la naturaleza que pueden ayudar. “Estas adaptaciones son producto de milenios de evolución”.