O Centro de Pesquisa NIMS para Materiais Estruturais e o Centro de Pesquisa da Fundação Okinawa Churashima avaliaram em conjunto a microestrutura e a composição química dos exoesqueletos extremamente resistentes das garras do caranguejo do coco, que são capazes de gerar uma força de compressão mais forte do que qualquer outro crustáceo. Eles também tiveram sucesso na criação de imagens tridimensionais das complexas estruturas do tecido exoesquelético das garras.

O caranguejo de coco - um caranguejo eremita que evoluiu para abandonar o comportamento de carregar conchas - é um dos maiores crustáceos terrestres. Suas populações diminuíram seriamente em todo o mundo, e no Japão, eles habitam apenas as áreas ao redor da Prefeitura de Okinawa. Durante o curso de sua evolução, o caranguejo coco desenvolveu um exoesqueleto semelhante a uma armadura para se proteger dos inimigos naturais e perdeu a capacidade de caber em conchas vazias. Embora algumas regiões de Okinawa comam tradicionalmente caranguejos de coco, eles são conhecidos por terem exoesqueletos muito mais duros do que outros crustáceos comestíveis, como o caranguejo opilio (Chionoecetes opilio) e o caranguejo-rei vermelho (Paralithodes camtschaticus). O caranguejo do coco foi apresentado como uma criatura perigosa em "72 Animais Perigosos:Ásia, "uma série de documentários sobre a natureza distribuída pela Netflix. O caranguejo tem uma força de compressão igual ou superior a 90 vezes seu peso corporal, um dos maiores valores registrados entre os organismos vivos. Além disso, a força de compressão de um caranguejo de coco de 4 kg totalmente crescido é de aproximadamente 360 ​​kg, o que é equivalente à força de mordida de um leão. Era desconhecido, Contudo, como o exoesqueleto de uma garra de caranguejo de coco pode ser leve e capaz de suportar uma força tão forte sem quebrar.

Para encontrar uma resposta a esta pergunta, esta equipe de pesquisa investigou os tecidos exoesqueléticos e microestruturas das garras de caranguejos de coco pesando aproximadamente 1 kg, mediu a composição e dureza do exoesqueleto em diferentes profundidades e criou imagens 3D do complexo, estruturas laminadas microscópicas (isto é, estruturas semelhantes a madeira compensada torcida) dentro do exoesqueleto. As principais conclusões são as seguintes:

• A superfície externa da garra é dura como aço.
• O magro, duro, a camada externa calcificada é composta por pilhas de aproximadamente 100 placas microscópicas com orientações horizontais de torção gradual. Esta estrutura torna a camada externa dura resistente ao colapso, mesmo quando algumas das placas estão danificadas.
• A camada interna porosa do exoesqueleto é mais macia do que a camada externa e é capaz de absorver a força externa, protegendo a garra de danos.
• Imagens 3D dessas estruturas em diferentes profundidades dentro do exoesqueleto foram criadas pela primeira vez usando microscópios de última geração e técnicas projetadas para engenharia de materiais.

Muito esforço foi feito para desenvolver materiais estruturais que sejam leves e resistentes. Compreender a estrutura exoesquelética das garras do caranguejo coco - que são leves e capazes de suportar a força de compressão mais forte entre os crustáceos - pode fornecer informações úteis sobre o desenvolvimento desses materiais. Tais materiais podem ser potencialmente usados ​​em veículos (por exemplo, componentes de automóveis e aeronaves), reduzindo as emissões de dióxido de carbono. Além disso, esses materiais podem ser aplicáveis ​​ao desenvolvimento de pequenos dispositivos médicos, como forte, pinça de pequeno diâmetro com força de preensão muito forte.

Esta pesquisa foi publicada em Materiais e Design , um jornal de acesso aberto, em 28 de abril, 2021.