Los escarabajos usan una armadura corporal que debería pesarlos; piense en los caballeros medievales y las tortugas. De hecho, esos caparazones duros que protegen las delicadas alas son sorprendentemente livianos, lo que permite un vuelo uniforme.
Una mejor comprensión de la estructura y las propiedades de los exoesqueletos de escarabajos podría ayudar a los científicos a diseñar materiales más ligeros y resistentes. Dichos materiales podrían, por ejemplo, reducir el arrastre que consume mucha gasolina en vehículos y aviones y reducir el peso de la armadura, aligerando la carga para el día 21-caballero del siglo.
Pero revelar la arquitectura del exoesqueleto a nanoescala ha resultado difícil. Ruiguo Yang de Nebraska, profesor asistente de ingeniería mecánica y de materiales, y sus colegas encontraron una manera de analizar la nanoestructura fibrosa. Sus hallazgos aparecieron recientemente en la portada de Materiales funcionales avanzados .
El exoesqueleto liviano está compuesto de fibras de quitina de aproximadamente 20 nanómetros de diámetro un cabello humano mide aproximadamente 75,000 nanómetros de diámetro y está empaquetado y apilado en capas que se retuercen en espiral, como una escalera de caracol. El diámetro pequeño y la torsión helicoidal, conocidos como Bouligand, dificultan el análisis de la estructura.
Yang y su equipo desarrollaron un método para cortar la espiral para revelar una superficie de secciones transversales de fibras en diferentes orientaciones. Desde ese punto de vista, los investigadores pudieron analizar las propiedades mecánicas de las fibras con la ayuda de una fuerza atómicamicroscopio. Este tipo de microscopio aplica una pequeña fuerza a una muestra de prueba, deforma la muestra y monitorea la respuesta de la muestra. Combinando el procedimiento experimental y el análisis teórico, los investigadores pudieron revelar la arquitectura a nanoescala del exoesqueleto y las propiedades del material delnanofibras.
Hicieron sus descubrimientos en el escarabajo figeater común, Cotinis mutabilis, un verde metálico nativo del oeste de los Estados Unidos. Pero la técnica puede usarse en otros escarabajos y criaturas de caparazón duro y también podría extenderse a materiales artificiales con estructuras fibrosas,Dijo Yang.
Comparar escarabajos con diferentes demandas sobre sus exoesqueletos, como defenderse de depredadores o daños ambientales, podría conducir a conocimientos evolutivos, así como a una mejor comprensión de la relación entre las características estructurales y sus propiedades.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Nebraska-Lincoln . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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