(CNN) – Los científicos que desarrollan nuevos materiales están estudiando una fuente poco común de fuerza: un escarabajo que puede soportar que un automóvil le pase por encima.
Investigadores de la Universidad de Purdue y la Universidad de California, Irvine, estudiaron el acertadamente llamado escarabajo acorazado diabólico —Phloeodes diabolicus— para comprender el secreto detrás de su fuerza.
“Si tomas cualquier escarabajo y quieres colapsarlo con tu dedo, probablemente puedas matarlo”, le dijo a CNN Pablo D. Zavattieri, profesor de ingeniería civil en Purdue y autor del estudio.
Pero no pasa lo mismo con el diabólico escarabajo acorazado.
“Este escarabajo es tan duro que la energía o la fuerza que puedes hacer con la mano no es suficiente, es como un trozo de roca”, dijo. “El neumático de un automóvil no es suficiente para aplastarlo”.
Los hallazgos fueron publicados en la revista Nature el miércoles.
La ciencia detrás del superescarabajo
Los expertos querían entender por qué es tan resistente, con la esperanza de recrear tal fuerza en los materiales de construcción.
Usando microscopía avanzada, espectroscopía y pruebas mecánicas in situ, los investigadores identificaron los diseños arquitectónicos dentro del exoesqueleto de la criatura.
Los científicos descubrieron que la superresistencia del diabólico escarabajo acorazado reside en su armadura. El insecto tiene dos “elytron” en forma de armadura —que utilizan los escarabajos voladores para desplegar las alas— que se unen en una línea, llamada sutura, que recorre todo el abdomen.
Hace millones de años, la mayoría de los escarabajos volaban, explicó Zavattieri. “Este escarabajo en particular, como parte del proceso de evolución, ya no vuela”, dijo.
Aunque el diabólico escarabajo acorazado no usa su elyton para volar, los élitros y la sutura conectiva ayudan a distribuir la fuerza aplicada de manera más uniforme por todo el cuerpo del insecto.
Zavattieri explicó que la sutura actúa como un rompecabezas, conectando las diversas cuchillas exoesqueléticas de la criatura en el abdomen, que se bloquean para evitar que se salgan.
Si la sutura se rompe, otro mecanismo de protección también permite que las hojas se deformen lentamente. Eso evita una liberación repentina de energía, que de otro modo rompería el cuello del escarabajo.
Solución a problemas de ingeniería inspirada en el escarabajo
Usando placas de acero, el equipo de investigadores descubrió que la criatura puede recibir una fuerza aplicada de 150 newtons, unas 39.000 veces su peso corporal, antes de que su exoesqueleto comience a fracturarse.
Un neumático de automóvil aplicaría una fuerza de alrededor de 100 newtons si pasara sobre el insecto sobre una superficie de tierra, dijeron los científicos.
El equipo espera que al comprender mejor cómo el escarabajo soporta tal fuerza, puedan desarrollar materiales más resistentes.
Uno de los problemas críticos en la ingeniería es conectar materiales de diferentes composiciones, por ejemplo, conectar aluminio y acero, en campos como el aeroespacial, dijo Zavattieri a CNN.
Por ejemplo, cuando se construyen turbinas de aviones, los metales a menudo se unen a materiales compuestos con sujetadores mecánicos, que pueden agregar peso, introducir tensión y, en última instancia, provocar características y corrosión en la estructura.
“Tenemos los materiales. Uno de los problemas de ingeniería es cómo conectarlos”, dijo Zavattieri.
“Podemos usar estas suturas, te están mostrando cómo lo hace el escarabajo, para mejorar la dureza de estas”, dijo.
“Este es un buen ejemplo de cómo la naturaleza usa esta conexión”, dijo. “Cada vez que miramos la naturaleza, aprendemos algo nuevo”.