Coloque um cardume de piranhas famintas e um peixe de 120 quilos juntos. Quem sai vitorioso?
A surpreendente resposta – já que nós conhecemos a mordida perigosa da piranha – é o enorme peixe brasileiro Arapaima. O segredo do sucesso são suas escamas em formato intricado, que são inclusive fonte de “bioinspiração” para engenheiros desenvolverem cerâmicas flexíveis.
A origem desse estudo veio de uma expedição na bacia amazónica feita por Marc Meyers, professor de engenharia americano. Ele pensou muito sobre as escamas protetoras do Arapaima. Como ele consegue sobreviver em lagos infestados de piranhas, onde nenhum outro peixe consegue?
Meyers e colegas criaram um laboratório experimental para colocar as piranhas contra Arapaima. Os dentes da piranha foram pressionados no sistema de escamas do Arapaima. Eles descobriram que os dentes conseguem penetrar parcialmente as escamas, mas se quebram antes de atingir o músculo.
As escamas do peixe combinam uma camada externa de minerais com um desenho interno que consegue resistir à mordida da piranha. “Você vê isso frequentemente na natureza, onde existe algo duro por fora, mas há algo mais mole dentro”, afirma Meyers.
É uma combinação que os engenheiros gostariam de reproduzir para aplicações como coletes de soldados, que precisam ser duros e flexíveis. Outras aplicações incluem células de combustível e design aeroespacial.
No caso do Arapaima, a criatividade das escamas serve como resistência para que possam coexistir com piranhas. As experiências realizados por Meyers sugerem algumas lições para os engenheiros bio-inspirados.
Por exemplo, a combinação de materiais duros e moles dá às escamas várias formas de repelir as mordidas. Por cima, material mineralizado resistente, e por baixo fibras de colágeno em direções alternadas.
A camada externa é cerca de duas vezes mais dura que a interna, dando ao peixe uma boa armadura. Ao mesmo tempo, a estrutura interna dá uma boa resistência às escamas. “Se você organiza as fibras dessa maneira, com diferentes orientações, consegue força para todas as direções”.
Também há liberdade de movimento. A camada interna resistente mais mole e a hidratação das escamas contribuem para a habilidade de ser flexível, ainda que forte. É uma solução de engenharia que permite que o peixe mantenha-se móvel ao mesmo tempo em que está bem armado, além de permitir que as escamas se deformem consideravelmente antes de quebrar.
Meyers afirma que o mundo natural está repleto de inspirações para materiais. Um de seus próximos projetos vai envolver escamas dos crocodilos.
Em certos aspectos, o campo da engenharia natural é um retorno às raízes das manufaturas, quando os humanos criavam a partir do couro, dos ossos e da madeira. “Nós temos produzido materiais com uma performance muito alta, mas estamos chegando ao limite dos sintéticos”, comenta Meyers. “Agora estamos voltando a olhar para esses materiais naturais e perguntar ‘como a natureza combina essas coisas’?”
fonte: HypeScience
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