El diseño protector natural de la extremidad en forma de martillo con que un peligrosos camarón machaca a sus presas inspiró el diseño de nuevos materiales para aviones y cascos 

Buenos Aires-(Nomyc)-Los boxeadores inteligentes se vendan las manos con tiras de tela para evitar lesiones cuando lanzan un golpe y hace millones de años, el camarón mantis “machacador”, uno de los depredadores más violentos de la naturaleza, descubrió una forma similar de proteger el mazo parecido al martillo que utiliza para pulverizar presas con una velocidad y fuerza increíbles.

En una investigación publicada en ‘Advanced Materials’, un grupo de investigadores liderados por David Kisailus, de la Universidad de California-Riverside (UCR),  de Estados Unidos, identificó una estructura única que envuelve el instrumento de ataque del camarón mantis para protegerlo del daño que se auto-inflige al aplastar a las presas de caparazón duro.

Los camarones mantis, también llamados “Estomatópodos”, son crustáceos agresivos conocidos por matar a sus presas utilizando un ataque depredador que se encuentra entre los movimientos animales más rápidos conocidos.

Los estomatópodos se dividen en dos grupos: “spearers”, que atacan a las presas de cuerpo blando utilizando una estructura tipo arpón, y los “smashers” evolucionados más recientemente, que aplastan presas de caparazón duro utilizando un apéndice tipo martillo llamado garrote dactilado.

Kisailus, profesor en Innovación Energética en la Facultad de Ingeniería Marlan y Rosemary Bourns de la UCR, estudia los martillos de los “smashers” como inspiración para el desarrollo de materiales compuestos de última generación.

En investigaciones previas, el equipo demostró que el garrote es un compuesto multirregional hecho de quitina mineralizada, el mismo material que se encuentra en las conchas de insectos y crustáceos, dispuesto en una serie de estructuras únicas.

El exterior del martillo, llamado región de impacto, sirve como recubrimiento 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.

Un martillo protegido                                                                                                                                                                                                El interior del garrote comprende dos regiones: la periódica, que es una estructura absorbente de energía que disipa las grietas a lo largo de una serie de largas fibras helicoidales, es decir de tipo espiral y la región estriada.

En el documento los investigadores muestran que la región estriada está formada por una serie de fibras con una alineación muy precisa que se envuelven alrededor del palo e impiden que se expanda al impactar.

“Creemos que el papel de la región estriada reforzada con fibra en el martillo machacador es muy similar a la envoltura manual utilizada por los boxeadores cuando luchan: comprimir el garrote y evitar el agrietamiento catastrófico” comenta Kisailus.

“Juntas, las regiones de impacto, periódicas y estriadas forman un club de increíble resistencia, durabilidad y resistencia al impacto”, agrega Kisailus.

El investigador señala que “un elemento arquitectónico estriado similar se ve en el primo más antiguo de este machacador, el camarón mantis ‘arponeador’, donde se cree que evita que las largas y delgadas púas se deformen durante ataques penetrantes”.

“La presencia de esta estructura en la lanza probablemente permitió el advenimiento de ‘machacador’ y su martillo biológico, una diversificación que coincidió con la aparición de presas de caparazón duro con defensas más sofisticadas y de manera curiosa, también encontraron una estructura similar en la tibia de la mantis religiosa terrestre, lo que sugiere que la biología ha utilizado este diseño para funciones similares” continúa el investigador.

Los investigadores detectaron cómo “machacador” lleva a cabo ataques submarinos tan rápidos, que pueden ocurrir a velocidades de hasta 23 metros por segundo y el perfil del martillo, junto con una región contigua llamada propodus, es un diseño hidrodinámico en forma de lágrima que reduce la resistencia por el arrastre.

Gracias a este diseño de lágrima, la aceleración del palo es tan grande, más que una bala de calibre 0,22, que corta el agua, creando cavitación o sea burbujas que implosionan, para producir un impacto secundario en la presa del camarón mantis.

“De manera curiosa, los cascos y palos de golf aerodinámicos ya incorporan este diseño, lo que sugiere que la naturaleza estaba un paso por delante de los humanos en lograr estructuras de alto rendimiento. El mundo natural puede proporcionar muchas más claves de diseño que nos permitirán desarrollar materiales sintéticos de alto rendimiento”, augura Kisailus.

Según los especialistas “el hallazgo ayudará al equipo de Kisailus a desarrollar materiales ultra fuertes para las industrias aeroespacial y deportiva”.                                                                                                                                                                                                      Nomyc-24-1-18