Você pode ter visto uma criança brincar com uma pena, ou você mesmo pode ter jogado com um:passando a mão pelas farpas de uma pena e observando enquanto a pena se abre e fecha, parecendo milagrosamente se recompor.

Esse mecanismo de fechamento "mágico" pode fornecer um modelo para novos adesivos e novos materiais aeroespaciais, de acordo com engenheiros da Universidade da Califórnia em San Diego. Eles detalham suas descobertas na edição de 16 de janeiro da Avanços da Ciência em um artigo intitulado "Dimensionamento de asas e penas de pássaros para um vôo eficiente."

Pesquisadora Tarah Sullivan, que obteve um Ph.D. em ciência de materiais da Escola de Engenharia Jacobs na UC San Diego, é o primeiro em cerca de duas décadas a dar uma olhada detalhada na estrutura geral das penas das aves (sem focar em uma espécie específica). Ela imprimiu estruturas 3D que imitam as palhetas das penas, farpas e bárbulas para entender melhor suas propriedades, por exemplo, como a parte de baixo de uma pena pode capturar o ar para a sustentação, enquanto o topo da pena pode bloquear o ar quando a gravidade precisa assumir o controle.

Sullivan descobriu que bárbulas - as menores, estruturas semelhantes a ganchos que conectam farpas de penas - são espaçadas dentro de 8 a 16 micrômetros uma da outra em todas as aves, do beija-flor ao condor. Isso sugere que o espaçamento é uma propriedade importante para o vôo.

"A primeira vez que vi bárbulas de penas sob o microscópio fiquei maravilhado com seu design:intrincado, bonito e funcional, "disse ela." Ao estudarmos as penas de muitas espécies, foi incrível descobrir que, apesar das enormes diferenças no tamanho dos pássaros, o espaçamento das bárbulas era constante. "

Sullivan acredita que estudar mais a estrutura da vane-barb-bárbula pode levar ao desenvolvimento de novos materiais para aplicações aeroespaciais, e para novos adesivos - pense em Velcro e suas farpas. Ela construiu protótipos para provar seu ponto, que ela discutirá em um artigo de acompanhamento. "Acreditamos que essas estruturas podem servir de inspiração para um adesivo unidirecional intertravado ou um material com permeabilidade ajustada direcionalmente, " ela disse.

Sullivan, que faz parte do grupo de pesquisa de Marc Meyers, professor dos Departamentos de Nanoengenharia e Engenharia Mecânica e Aeroespacial na UC San Diego, também estudou os ossos encontrados em asas de pássaros. Como muitos de seus antecessores, ela descobriu que o úmero - o osso longo da asa - é maior do que o esperado. Mas ela deu um passo adiante:usando equações mecânicas, ela foi capaz de mostrar o porquê disso. Ela descobriu que, como a resistência dos ossos de pássaros é limitada, não pode aumentar proporcionalmente ao peso do pássaro. Em vez disso, ele precisa crescer mais rápido e ser maior para ser forte o suficiente para suportar as forças às quais está sujeito durante o vôo. T

Isso é conhecido como alometria - o crescimento de certas partes do corpo em taxas diferentes das do corpo como um todo. O cérebro humano é alométrico:em crianças, ele cresce muito mais rápido do que o resto do corpo. Por contraste, o coração humano cresce proporcionalmente ao resto do corpo - os pesquisadores chamam isso de isometria.

"Professor Eduard Arzt, nosso co-autor da Saarland University na Alemanha, é um piloto amador e ficou fascinado com o problema da 'asa de pássaro'. Juntos, começamos a fazer análises alométricas neles e o resultado é fascinante, "disse Meyers." Isso mostra que a sinergia de cientistas de diferentes origens pode produzir um novo entendimento maravilhoso. "