Couraça de super besouro pode levar a materiais mais resistentes

Um besouro é o mais novo inseto a chamar a atenção da comunidade científica: anos depois da ninfa de gafanhoto que evoluiu para desenvolver engrenagens, o Nosoderma diabolicus, mais conhecido como singelo nome popular de besouro diabólico de ferro, apresenta uma couraça tão resistente lhe permite suportar milhares de vezes seu próprio peso.

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A pesquisa publicada na Nature revela um sistema muito interessante, que permite ao besouro resistir desde o pisão de um humano até ser atropelado por um carro, que pode ser aplicado no desenvolvimento de novos materiais.

Couraça do besouro diabólico de ferro (Nosoderma diabolicus) é extremamente resistente (Crédito: David Kisailus/Nature)

O besouro diabólico de ferro (Nosoderma diabolicus é seu atual nome científico; o anterior e mais conhecido no meio acadêmico, Phloeodes diabolicus, foi o usado no artigo) mede cerca de 2 cm e vive em áreas arborizadas da costa oeste dos Estados Unidos. Ele é um dos vários besouros da ordem Coleoptera que não voa, isso porque suas asas externas, ou élitros, são completamente fundidos.

Isso oferece ao besourinho um exoesqueleto completamente blindado, que predadores não conseguem quebrar, mas ele vai além: no artigo (cuidado, PDF) publicado por pesquisadores da Universidade da Califórnia em Irvine, revela que o espécime é muito mais resistente do que outros besouros que não voam, resistindo a uma pressão de 149 N, ou até 39 mil vezes o seu próprio peso.

Isso seria equivalente a um humano de 90 kg suportar o peso de 49 couraçados Yamato, totalmente carregados. Um carro a toda velocidade não é capaz de esmagá-lo, e o besouro em si já era bem conhecido por pesquisadores, já que sua carapaça não pode ser furada com alfinetes. Para fixá-lo em quadros, é preciso uma furadeira.

Isso acontece porque o exoesqueleto do inseto não é absolutamente sólido, mas composto de partes minimamente móveis, capazes de distribuir a pressão aplicada.

Corte do besouro mostra os três tipos de juntas dos élitros (Crédito: Nature)

Em primeiro lugar, a junção dos élitros não é uma fusão completa, e sim uma interligação (chamada sutura) com encaixes, de forma muito similar a de peças de um quebra-cabeça. Os suportes laterais possuem conexões interdigitadas, travas e apoios livres, de forma que a estrutura como um todo recebe e redistribui a pressão, sem que a força externa cause danos ao besouro.

Os pesquisadores descobriram também que os élitros não usam minerais em sua composição, baseada principalmente em proteínas, e são dispostos em camadas nas juntas, assim, elas se separam quando uma pressão é aplicada para dissipar o estresse, sem que a junção seja desfeita. O artigo descreve a aplicação das juntas em ligas de metal que se tornaram mais resistentes, e o mesmo poderia ser feito até com plástico.

Segundo a pesquisa, a disposição das juntas e sutura dos élitros do besouro diabólico de ferro podem ser aplicados no desenvolvimento de novos materiais super resistentes, focando na estrutura e junções ao invés da composição. Por exemplo, podem ser usados em soluções na construção civil ou na indústria aeronáutica, para suportes de motores mais duráveis.

A parte mais interessante é notar que enquanto quebramos a cabeça desenvolvendo novos materiais mais resistentes, a Natureza implementou uma solução extremamente resistente apenas usando partes móveis, com compostos químicos mais simples.

Referências bibliográficas

RIVERA, J., HOSSEINI, M. S., RESTREPO, D. et. al. Toughening mechanisms of the elytra of the diabolical ironclad beetle. Nature, Número 586, 543-548 (2020), 18 páginas, 21 de outubro de 2020.

Fonte: Nature