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El exoesqueleto a prueba de puñaladas de este escarabajo lo hace casi indestructible


Las costuras en forma de rompecabezas que mantienen juntas las alas de un insecto notoriamente resistentes podrían inspirar a los ingenieros.


Davide Castelvecchi


No lo llaman el diabólico escarabajo acorazado por nada: Phloeodes diabolicus , un insecto resistente nativo del oeste de América del Norte, tiene una capacidad casi sobrenatural para resistir la compresión y los golpes contundentes. Ahora, los escáneres 3D han revelado que las estructuras en capas en las carcasas de sus alas entrelazadas hacen que el escarabajo sea dos veces más resistente que algunos de sus parientes, y podría inspirar a los ingenieros a crear diseños más duraderos.

Se cree que la dureza de Phloeodes diabolicus es única entre los escarabajos. El insecto de 2,5 centímetros de largo es conocido entre los coleccionistas por ser difícil de sujetar con alfileres a una tabla: los alfileres tienden a doblarse cuando se introducen en su exoesqueleto, dice el entomólogo Max Barclay, curador principal del Museo de Historia Natural de Londres. La vida útil de la criatura de alrededor de dos años, en comparación con las semanas o meses de los escarabajos típicos, “podría justificar una inversión tan extrema en protección”, dice.

La mayoría de los escarabajos vuelan usando sus alas traseras, que están protegidas por un par de alas endurecidas, versiones modificadas de las alas anteriores que se encuentran en otros insectos. Sin embargo, P. diabolicus no puede volar y sus alas se han bloqueado permanentemente como una adaptación a los ambientes secos. “Evolucionó como una estrategia para mantener la humedad”, dice Barclay.

Para comprender qué hace que los diabólicos escarabajos acorazados sean tan resistentes, el científico de materiales David Kisailus de la Universidad de California, Irvine, y sus colaboradores tomaron imágenes de la criatura utilizando varias técnicas, incluidas las exploraciones de micro tomografía computarizada utilizando un sincrotrón de rayos X, un acelerador de partículas que produce brillo. haces de energía de rayos X. El miembro del equipo Jesús Rivera, un científico de materiales de la Universidad de California en Riverside, instaló un dispositivo que podía hacer girar el cuerpo del insecto dentro de un escáner mientras lo sometía a varios niveles de compresión.

Su estudio, publicado el 22 de octubre en Nature 1 , muestra cómo las cajas de las alas del escarabajo, que se unen y se unen al abdomen del insecto como un rompecabezas en 3D, son capaces de soportar la presión. Los investigadores se sorprendieron al ver que las partes entrelazadas de las piezas del rompecabezas pueden desprenderse de capas como una cebolla cuando la presión se acerca al punto de ruptura, en lugar de ser arrancadas. “Uno pensaría que si tomaba piezas como esas y las separaba, se romperían en la región del cuello”, dice Kisailus. Esto permite que las carcasas de las alas sufran algún daño sin comprometer su integridad estructural general.

Luego, el equipo imprimió en 3D estructuras en capas similares y descubrió que eran dos veces más resistentes a separarse que un tipo de junta comúnmente utilizada por los ingenieros. Los diseños inspirados en estos escarabajos podrían resultar especialmente útiles al unir materiales con diferentes propiedades, dice Kisailus, por ejemplo, los materiales a base de metal y carbono que se utilizan en la ingeniería aeroespacial.doi: https://doi.org/10.1038/d41586-020-02976-0

Referencias

  1. 1.Rivera, J. y col. Nature 586 , 543–548 (2020).

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