El garrote de ataque de Shrimp distribuye el impacto entre capas de fibras en espiral
Introducción
Es importante que las cosas no se rompan, ya sean aviones, puentes o tazas de café. ¿Y si fuera tu propio cuerpo el que estuviera en juego? Para algunas criaturas, ese es el caso, razón por la cual los científicos de materiales buscan en criaturas como el camarón mantis arcoíris ideas sobre cómo hacer que los materiales sean más fuertes.
El camarón mantis pavo real, un crustáceo multicolor de 5 pulgadas que vive en los arrecifes de coral desde Guam hasta el este de África, caza mariscos rompiendo sus caparazones duros con su apéndice en forma de maza. Su club viaja a más de 50 mph (80 kph), superando la velocidad de una bala de una pistola calibre .22, viajando tan rápido que el agua de mar literalmente hierve a su paso. Su formidable club hace que los miembros de esta especie sean difíciles de mantener en un acuario, porque se sabe que perforan el cristal.
La maza del camarón mantis es altamente resistente al impacto gracias a las capas helicoidales de diversos materiales compuestos, incluida la quitina.
La estrategia
El garrote del camarón mantis está hecho de un material intrincadamente diseñado para que sea especialmente resistente a las grietas. Un fuerte mineral a base de calcio rodea el exterior del club. Debajo de esta capa, el diseño del palo está dominado por la orientación de las fibras mineralizadas.
El camarón usa largas cadenas de carbohidratos para atraer, orientar y solidificar los minerales inorgánicos del agua de mar circundante. Las fibras resultantes de carbonato de calcio y fosfato de calcio se biomineralizan en capas circulares, que resisten la expansión lateral durante el impacto, manteniendo el palo unido.
Entre estas capas circulares, láminas de materiales combinados (compuestos) hechos de quitina y se apilan una sobre la otra, cada conjunto de fibras gira ligeramente desde la alineación de fibras de abajo. Esto crea una estructura en espiral en la sección transversal, como una pila retorcida de papel de impresora. Esta región en espiral del palo del camarón ayuda a absorber el impacto de cada golpe, como un resorte, y canaliza cualquier grieta que se forme en el palo alrededor del material del palo, lo que debilita su fuerza y evita que se formen grietas rectas que dividan el palo. .
El modelo 3D de la izquierda ilustra la estructura de la maza de dáctilos y el telson del camarón mantis como se revela en una imagen de microscopio electrónico de barrido a la derecha.
Las posibilidades
Los nuevos materiales creados por humanos que utilizan conocimientos de la forma en que se diseñó el club del camarón mantis arcoíris son mucho más resistentes. Según una medida, los materiales inspirados en el club de camarones eran hasta un 20 % más fuertes que los materiales hechos de la misma sustancia pero sin la arquitectura interna del club de camarones. Los materiales hechos por el hombre inspirados en la naturaleza se pueden usar para crear cosas más fuertes y seguras que los humanos usan y en las que confían a diario, como puentes, edificios e incluso el teclado que está tocando.
