Un desafío de ingeniería

Los análisis de imágenes de microscopio, espectroscopía, tomografías computerizadas, modelos impresos en 3-D y simulaciones por ordenador de la armadura del escarabajo, revelaron los secretos de su fuerza. Las estructuras estrechamente entrelazadas y que absorben impactos que conectan piezas del exoesqueleto del escarabajo son las que le ayudan a sobrevivir a estas enormes fuerzas aplastantes; es decir, las microestructuras en la armadura del escarabajo, llamadas élitros, hacen que sea casi imposible aplastar. Componen un escudo protector de dureza hercúlea. En los escarabajos voladores, estos élitros protegen las alas y facilitan el vuelo. Pero este escarabajo no vuela, por lo que sus microestructuras ayudan a distribuir la fuerza aplicada de manera más uniforme por todo el cuerpo.

“La sutura actúa como un rompecabezas. Conecta varias hojas exoesqueléticas, piezas de rompecabezas, en el abdomen debajo de los élitros ”, aclaran los autores.

No se rompe, solo pierde capas protectoras

Al ser golpeado y, dependiendo de la cantidad de fuerza aplicada, el exoesqueleto no se rompe, únicamente pierde capas; se fractura lentamente. Las hojas del exoesqueleto se encajan entre sí como piezas de un rompecabezas, lo que evita que se salgan de su lugar con una gran fuerza.

El exoesqueleto está compuesto de quitina, un material fibroso derivado de la glucosa, y una matriz proteica. Cuando compararon el exoesqueleto del diabólico escarabajo acorazado con el de un escarabajo similar, encontraron que el acorazado tenía significativamente más proteínas, alrededor de un 10% más en peso. Pero la línea de sutura a lo largo de la que se fusionan los élitros del escarabajo es la que responsable vital de su dureza final.

“Este trabajo muestra que podemos pasar de usar materiales fuertes y quebradizos a materiales que pueden ser fuertes y duros al disipar la energía a medida que se rompen”, concluye Pablo Zavattieri, coautor del estudio. «Eso es lo que la naturaleza le ha permitido hacer al escarabajo diabólico acorazado».

«Este estudio realmente une los campos de la biología, la física, la mecánica y la ciencia de los materiales hacia aplicaciones de ingeniería, que normalmente no se ven en la investigación», comenta Kisailus.