Las patas saltadoras de la langosta evitan fallas debido a la alta y frecuente carga a través de la viscoelasticidad y la plasticidad de la matriz de proteína de quitina.
“La cutícula de los insectos es uno de los materiales biológicos más comunes, pero se sabe muy poco sobre sus propiedades mecánicas. Muchas partes del exoesqueleto de los insectos, como las patas saltadoras de las langostas, tienen que soportar cargas altas y repetidas sin fallar.* Este artículo presenta las primeras mediciones de la resistencia a la fractura de la cutícula de los insectos utilizando un enfoque de ingeniería estándar. Nuestros resultados muestran que la resistencia a la fractura de la cutícula en las patas traseras de la langosta es de 4.12 MPa m1/2 y disminuye con la desecación de la cutícula. La rigidez y la fuerza de la cutícula de la tibia se midieron mediante pandeo y flexión en voladizo y aumentaron con la desecación. Una combinación de la alta tenacidad de la cutícula con una rigidez relativamente baja de 3.05 GPa da como resultado un trabajo de fractura de 5.56 kJ m-2, que se encuentra entre los más altos de cualquier material biológico, lo que le da a la pata del insecto una capacidad excepcional para tolerar defectos como grietas y daños. Curiosamente, la cutícula de insecto logra estas propiedades únicas sin usar el refuerzo de una fase mineral, que a menudo se encuentra en otros materiales compuestos biológicos”. (Dirks y Taylor 2012: 1502)
* Al saltar, las dos tibias metatorácicas en forma de tubo no solo tienen que soportar altas fuerzas de flexión repetidas de hasta 20 veces la masa corporal de la langosta, sino que también almacenan y liberan temporalmente hasta el 10% de la energía del salto.
“Las propiedades mecánicas de la cutícula, como las de la mayoría de los materiales compuestos biológicos, están determinadas por la fracción de volumen y las propiedades mecánicas de sus componentes. En particular, la viscoelasticidad y la plasticidad de los matriz juegan un papel importante, permitiendo que el material disipe energía, atrape grietas y redistribuya el estrés (Ji y Gao, 2010)”. (Dirks y Taylor 2012: 1507)
“Analizamos el salto natural cuando se resbala una pata trasera y las patadas cuando se pierde un objetivo, y demostramos que el pandeo puede ocurrir durante ambos movimientos. El pandeo no ocurrió cuando la tibia se flexionó en preparación para un salto, a menos que se impidiera la flexión. Mostramos que el pandeo es capaz de disipar energía y, por lo tanto, reduce la energía que tendrían que absorber estructuras como las juntas. También mostramos que esta región de pandeo contiene una banda de resilina que puede ayudar en el almacenamiento de energía y permitir que se restablezca la forma original de la tibia después del pandeo. Finalmente, de los órganos de los sentidos cercanos a esta región, mostramos que un grupo de sensillas campaniformes responde a movimientos de pandeo”. (Bayley et al 2012: 1152)
