Besouro pode sobreviver a atropelamento – e ajudar com problemas de engenharia

Força do "besouro diabólico" é estudada por biólogos

Amy Woodyatt, da CNN
22 de outubro de 2020 às 15:10

 

Cientistas que desenvolvem novos materiais estão estudando uma fonte improvável de força: um besouro que pode sobreviver ao atropelamento por um carro. 

Pesquisadores da Universidade Purdue e da Universidade da Califórnia em Irvine, estudaram o chamado besouro diabólico – por causa do nome científico Phloeodes diabolicus – para entender o segredo por trás de sua força. 

“Se a gente pega qualquer besouro e tenta destruí-lo com o dedo, provavelmente consegue matá-lo”, disse ele à CNN

Mas não o besouro diabólico. “Este besouro é tão resistente que a energia ou a força que você pode fazer com a mão não é suficiente. Ele é como um pedaço de rocha”, comparou Pablo D. Zavattieri, professor de engenharia civil em Purdue e um dos autores do estudo. “O pneu de um carro não é suficiente para destrui-lo”. 

As descobertas foram publicadas na revista “Nature” na quarta-feira (21). 

Os especialistas queriam entender o que o faz tão forte, na esperança de recriar tal resistência nos materiais de construção. 

Usando microscopia avançada, espectroscopia e testes mecânicos no local, os pesquisadores identificaram o projeto arquitetônico dentro do exoesqueleto da criatura. 

Os cientistas descobriram que a superdureza do besouro diabólico está em sua armadura. O inseto tem dois “elytron” – estrutura presente em besouros voadores que permite que abram as asas – que se encontram em uma linha, chamada de sutura, que percorre toda a extensão de seu abdome. 

Uma tomografia computadorizada do besouro diabólico mostra como seus órgãos estão espaçados sob um exoesqueleto super-resistente.
Foto: University of California, Irvine

Como explicou Zavattieri, milhões de anos atrás, a maioria dos besouros era voadora. “Este besouro em particular, como parte do processo de evolução, não voa mais”, disse ele. 

Embora a espécie não use seu elytron para voar, a elytra e a sutura conectiva ajudam a distribuir a força aplicada de maneira mais uniforme por todo o corpo do inseto. 

Zavattieri explicou que a sutura funciona como um quebra-cabeça, conectando as várias lâminas exoesqueléticas da criatura no abdome, que travam para evitar que se rompam. 

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Se a sutura for quebrada, outro mecanismo de proteção também permite que as lâminas se deformem lentamente. Isso evita uma liberação repentina de energia, que de outra forma quebraria o pescoço do besouro. 

Usando placas de aço, a equipe de pesquisadores descobriu que a criatura pode suportar uma força aplicada de 150 newtons (cerca de 39 mil vezes o seu peso corporal) antes que seu exoesqueleto comece a se quebrar. 

Um pneu de carro aplicaria uma força de cerca de 100 newtons se passasse por cima do inseto em uma superfície de terra. 

A equipe espera que, compreendendo melhor como o besouro resiste a tal força, possam desenvolver materiais mais resistentes. 

Um dos problemas críticos da engenharia é conectar materiais de composições diferentes, por exemplo, alumínio e aço, em áreas como a aeroespacial, segundo Zavattieri. 

Por exemplo, ao construir turbinas de aeronaves, os metais são frequentemente unidos a materiais compostos com fixadores mecânicos, o que pode adicionar peso, introduzir tensão e, por fim, levar a alterações e corrosão na estrutura. 

“Já temos os materiais. Um dos problemas de engenharia é como conectá-los”, disse Zavattieri. 

“Podemos usar essas suturas (o besouro mostra como isso é feito) para melhorar sua resistência. Este é um bom exemplo de como a natureza usa essa conexão. Cada vez que olhamos para a natureza, aprendemos algo novo”. 

Estudos sobre besouro podem trazer soluções de engenharia
Foto: University of California, Irvine

(Texto traduzido. Leia o original em inglês).