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Esse besouro consegue resistir a um carro passando por cima, e cientistas descobriram como isso é possível


O besouro da espécie Phloeodes diabolicus é mundialmente reconhecido pela sua alta resistência à compressão, sendo capaz inclusive de resistir a um carro passando por cima do seu corpo. Enquanto a maioria dos besouros voam usando suas asas traseiras - protegidas por um par de asas endurecidas servindo como carapaça -, o P. diabolicus não possui habilidade voadora, e suas asas-carapaças se tornaram travadas como uma adaptação a ambientes secos (ajudando a manter umidade no corpo). A evolução dessa adaptação também tornou essa carapaça extremamente resistente. Agora, em um estudo publicado no periódico Nature (1), pesquisadores da Universidade da Califórnia finalmente conseguiram decifrar o segredo da poderosa armadura desses besouros, trazendo grande potencial de aplicação no campo da engenharia.


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Com mais de 350 mil espécies de variantes voadoras, aquáticas e terrestres, as cutículas dos besouros possuem múltiplas funções, fornecendo suporte estrutural, coleta e retenção de água, e um mecanismo de defesa contra predadores. Em particular, a família Zopherinae de besouros terrestres compreende espécies que são altamente resistentes à compressão e que possuem asas dianteiras tão duras a ponto de entortar um alfinete de aço. Evoluindo a partir de ancestrais voadores, esses insetos perderam meios de ágil evasão via voo. Ao invés disso, sofreram adaptações que resultaram em uma carapaça formada pela fusão das asas dianteiras, interligadas por uma robusta interface, e com uma densidade final (0,97 g/cm3) quase duas vezes maior do que em outras famílias de besouros. 


Em particular, a espécie Phloeodes diabolicus é fungívora e habita carvalhos na costa oeste da América do Norte, sendo frequentemente encontrada sob a casca de árvores coníferas, fingindo de morta e superficialmente lembrando pequenas pedras devido à áspera textura da sua carapaça. Além da habilidade de fingirem de mortos, os indivíduos dessa espécie possuem uma notável capacidade de resistirem a esmagadoras pressões e perfurantes investidas de predadores (ex.: dentes em fortes mordidas), e até mesmo ocasionais automóveis passando por cima, como mostrado no vídeo abaixo. 


            


No novo estudo, os pesquisadores primeiro realizaram testes de compressão para avaliar a resistência do P. diabolicus, comparando a performance com outras espécies de besouro terrestre com similares características físicas e comportamentais habitando a região do sul da Califórnia. Os testes mostraram que durante a compressão, o P. diabolicus exibe uma mudança na dureza do seu exoesqueleto de 115 N/mm para 291 N/mm quando o deslocamento atinge 0,64 mm e fraturas apenas a uma força máxima de 149 N com uma carga média de 133 ± 16 N (~39 mil vezes a massa corporal de um adulto da espécie), algo significativamente maior do que a força pontual gerada por humanos quando estes pressionam o dedão e o dedo indicador juntos (~43 N). Já os outros besouros testados não conseguiam ultrapassar uma força média de 68 N, e exibiam uma razão força/massa corporal muito menor.


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Em uma análise macroscópica, os pesquisadores encontraram que o exoesqueleto incorpora suportes laterais que variam arquitetonicamente, gerando gradientes de dureza que protegem os órgãos vitais e distribuem cargas uniformemente ao longo da carapaça.  


Usando técnicas microscópicas e espectroscópicas de análise, incluindo escaneamento via micro-tomografia computacional de luz síncrotron em raios-X, os pesquisadores buscaram caracterizar em detalhes microestruturais o exoesqueleto do P. diabolicus. Essas análises mostraram uma série de suturas interdigitais, com uma geometria elipsoidal e microestruturas laminadas fornecendo coesão e tenacidade mecânicas em tensões críticas e, ao mesmo tempo, evitando falhas catastróficas.


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Os achados não apenas ajudam a esclarecer melhor a biologia do P. diabolicus e o segredo por trás da sua "sobrenatural" resistência, como também podem ser potencialmente aplicados para o desenvolvimento de materiais ultra-resistentes a impactos e a compressões. De fato, no estudo, os pesquisadores demonstraram esse potencial ao criar - via impressora 3D - juntas construídas com compósitos biomimetizando as suturas de coesão do exoesqueleto do P. diabolicus que mostraram um considerável aumento de tenacidade (2x mais resistente) comparada outras juntas usadas tradicionalmente na engenharia.


(1) Publicação do estudo: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2813-8 


Esse besouro consegue resistir a um carro passando por cima, e cientistas descobriram como isso é possível Esse besouro consegue resistir a um carro passando por cima, e cientistas descobriram como isso é possível Reviewed by Saber Atualizado on outubro 22, 2020 Rating: 5

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