Los boxeadores inteligentes se atan las manos con tiras de tela para evitar lesiones cuando golpean. Hace millones de años, el camarón mantis "aplastante", uno de los depredadores más feroces de la naturaleza, descubrió una forma similar de proteger el club con forma de martillo.Se utiliza para pulverizar presas con increíble velocidad y fuerza.
En una investigación publicada hoy en Materiales avanzados , un grupo de investigadores dirigido por David Kisailus de UC Riverside ha identificado una estructura única que se envuelve alrededor del club de camarones mantis para protegerlo del daño autoinfligido mientras aplasta a las presas de caparazón duro. El hallazgo ayudará al equipo de Kisailus a desarrollar ultraMateriales fuertes para las industrias aeroespacial y deportiva.
Los camarones mantis, también llamados estomatópodos, son crustáceos agresivos conocidos por matar a sus presas usando un ataque depredador que se encuentra entre los movimientos animales más rápidos conocidos. Los estomatópodos se dividen en dos grupos: "spears", que atacan a las presas de cuerpo blando usandouna estructura parecida a un arpón, y los "aplastadores" más recientemente evolucionados, que aplastan a las presas de caparazón duro con un apéndice en forma de martillo llamado club de dactilos.
Kisailus, quien es el profesor dotado de Winston Chung en Innovación Energética en la Facultad de Ingeniería Marlan y Rosemary Bourns de la UCR, ha estado estudiando clubes de destructores como inspiración para el desarrollo de materiales compuestos de próxima generación. Su trabajo está financiado por una Fuerza AéreaOficina de Investigación Científica bajo una Iniciativa de Investigación Multi-Universitaria de $ 7.5M. El colaborador de Kisailus es Pablo Zavattieri, Profesor de Ingeniería Civil y Académico de la Facultad de la Universidad de la Universidad de Purdue.
En investigaciones previas, el equipo demostró que el club de dactilos es un compuesto multirregional hecho de quitina mineralizada, el mismo material que se encuentra en los caparazones de insectos y crustáceos, dispuesto en una serie de estructuras únicas.El club, llamado región de impacto, sirve como un revestimiento duro y resistente a las grietas que permite que el camarón mantis inflija un daño increíble a su presa al transferir su impulso al impacto. El interior del club comprende dos regiones: la región periódica, una energíaestructura absorbente que disipa las grietas a lo largo de una serie de fibras helicoidales largas en forma de espiral y la región estriada. En el documento actual, los investigadores muestran que la región estriada comprende una serie de fibras altamente alineadas que envuelven el palo y lo detienende expandirse al impactar
"Creemos que el papel de la región estriada reforzada con fibra en el club smasher's es muy similar a la envoltura de la mano utilizada por los boxeadores cuando luchan: comprimir el club y evitar grietas catastróficas. Juntos, el impacto, las regiones periódicas y estriadas se formanun club de increíble fuerza, durabilidad y resistencia al impacto ", dijo Kisailus.
Kisailus dijo que se ve un elemento arquitectónico estriado similar en el primo más antiguo del destructor, el lanzador, donde se cree que evita que las púas largas y delgadas se deformen durante los ataques penetrantes. La presencia de esta estructura en la lanza probablemente permitióAdvenimiento del destructor y su martillo biológico, una diversificación que coincidió con la aparición de presas de caparazón duro con defensas más sofisticadas. Curiosamente, también encontraron una estructura similar en la tibia de la mantis religiosa terrestre, lo que sugiere que la biología ha utilizado estadiseño para funciones similares.
También en el documento, los investigadores descubrieron cómo el destructor realiza ataques submarinos tan rápidos, que pueden ocurrir a velocidades de hasta 23 metros por segundo. El perfil del club, junto con una región contigua llamada propodus, es unDiseño de lágrima hidrodinámica que reduce la resistencia debido al arrastre.Debido a este diseño de lágrima, la aceleración del palo es tan grande mayor que una bala de calibre 0.22 que corta el agua, creando cavitación burbujas que implosionan para producir un impacto secundario.en la presa del camarón mantis.
"Curiosamente, los cascos de ciclismo aerodinámicos y los palos de golf ya incorporan este diseño, lo que sugiere que la naturaleza estaba un paso por delante de los humanos para lograr estructuras de alto rendimiento. El mundo natural puede proporcionar muchas más señales de diseño que nos permitirán desarrollar materiales sintéticos de alto rendimiento", Dijo Kisailus.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Riverside . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :