Os boxeadores espertos amarram as mãos com tiras de pano para evitar ferimentos quando dão um soco. Milhões de anos atrás, o camarão mantis "esmagador", um dos predadores mais agressivos da natureza, descobriu uma maneira semelhante de proteger o porrete em forma de martelo que usa para pulverizar a presa com velocidade e força incríveis.

Em pesquisa publicada hoje em Materiais avançados , um grupo de pesquisadores liderado por David Kisailus da UC Riverside identificou uma estrutura única que envolve o porrete do camarão mantis para protegê-lo de danos autoinfligidos ao esmagar presas de casca dura. A descoberta ajudará a equipe de Kisailus a desenvolver materiais ultra-resistentes para as indústrias aeroespacial e esportiva.

Camarão mantis, que também são chamados de estomatópodes, são crustáceos agressivos conhecidos por matar suas presas usando um ataque predatório que está entre os movimentos de animais mais rápidos. Os estomatópodes são divididos em dois grupos:"lanceiros, "que atacam presas de corpo mole usando uma estrutura semelhante a um arpão, e os mais recentemente desenvolvidos "smashers, "que esmaga presas de casca dura usando um apêndice em forma de martelo chamado de clube de dáctilo.

Kisailus, que é o professor dotado de Winston Chung em inovação de energia na Faculdade de Engenharia de Marlan e Rosemary Bourns da UCR, tem estudado smashers 'club como inspiração para o desenvolvimento de materiais compostos de última geração. Seu trabalho é financiado por um Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea sob uma Iniciativa de Pesquisa Multiuniversitária de US $ 7,5 milhões. O colaborador de Kisailus é Pablo Zavattieri, Professor de Engenharia Civil e University Faculty Scholar na Purdue University.

Em pesquisas anteriores, a equipe mostrou que o clube dáctilo é um composto multirregional feito de quitina mineralizada - o mesmo material encontrado nas conchas de insetos e crustáceos - organizado em várias estruturas exclusivas. O exterior do clube, chamada de região de impacto, serve tão difícil, revestimento resistente a rachaduras que permite ao camarão mantis infligir danos incríveis às suas presas, transferindo seu ímpeto com o impacto. O interior do clube compreende duas regiões:a região periódica, uma estrutura de absorção de energia que dissipa rachaduras ao longo de uma série de longas fibras helicoidais (em espiral), e a região estriada. No artigo atual, os pesquisadores mostram que a região estriada compreende uma série de fibras altamente alinhadas que envolvem o taco e o impedem de se expandir com o impacto.

"Acreditamos que o papel da região estriada reforçada com fibra no taco do smasher é muito parecido com o envoltório de mão usado pelos boxeadores quando lutam:para comprimir o taco e prevenir rachaduras catastróficas. Juntos, o impacto, regiões periódicas e estriadas formam um clube de incrível força, durabilidade e resistência ao impacto, "Kisailus disse.

Kisailus disse que um elemento arquitetônico estriado semelhante é visto no primo mais antigo do destruidor, o lanceiro, onde é pensado para evitar o longo, farpas finas de se deformarem durante golpes penetrantes. A presença dessa estrutura na lança provavelmente possibilitou o advento do smasher e seu martelo biológico, uma diversificação que coincidiu com o aparecimento de presas de carapaça dura com defesas mais sofisticadas. Interessantemente, eles também encontraram uma estrutura semelhante na tíbia do louva-a-deus terrestre, sugerindo que a biologia utilizou este projeto para funções semelhantes.

Também no jornal, os pesquisadores descobriram como o destruidor realiza ataques subaquáticos tão rápidos, que pode ocorrer a velocidades de até 23 metros por segundo. O perfil do clube, junto com uma região adjacente chamada propodus, é um projeto em forma de lágrima hidrodinâmica que reduz a resistência ao arrasto. Devido a este design em forma de lágrima, a aceleração do taco é tão grande (maior que uma bala de calibre 0,22) que corta a água, criando cavitação (bolhas que implodem) para produzir um impacto secundário nas presas do camarão mantis.

"Interessantemente, capacetes aerodinâmicos de ciclismo e tacos de golfe já incorporam este design, sugerindo que a natureza estava um passo à frente dos humanos na obtenção de estruturas de alto desempenho. O mundo natural pode fornecer muito mais dicas de design que nos permitirão desenvolver materiais sintéticos de alto desempenho, "Kisailus disse.