Besouros: Inspiração para Materiais

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Poderes de proteção de pequenos besouros
Os estoqueletos de besouros arborídicos e besouros terrestres diferem em suas propriedades estrutural-
mecânicas e inspiraram o projeto de novos materiais compósitos usados para a bioengenharia.
Crédito da imagem: Roberto Navarro Unsplash
Escondidos dentro de escovas e plantas altas estão pequenos besouros que possuem a chave para a
próxima geração de materiais compósitos na bioengenharia. Um novo estudo realizado por
pesquisadores da Universidade da Califórnia Riverside explorou as propriedades estrutural-mecânicas
do elytra de dois besouros diferentes.
Elytra protege as asas de besouros com características únicas encontradas em diferentes espécies. O
besouro que habita em árvores, por exemplo, tem elytra flexível com uma camada de exoesqueleto mais
fina e menos rígida, uma vez que passa a maior parte do tempo no ar. O besouro terrestre, por outro
lado, habita no chão e, portanto, tem um exoesqueleto mais grosso e mais denso para evitar melhor os
predadores. Os dois variam em como eles se protegem como resultado de seus diferentes ambientes.
Composto principalmente de fibrilas alfa-necenos – os sistemas de apoio esquelético dos artrópodes –
elytra em ambos os besouros têm tenacidade, força e flexibilidade variáveis. Inspirado pelos
exoesqueletos dos besouros, a equipe liderada por David Kisailus estudou os exoesqueletos de
besouros voadores e terrestres para explorar como os “fatores arquitetônicos e composicionais
influenciam a resposta mecânica desses compósitos biológicos e fornecem diretrizes de projeto para
materiais compósitos de próxima geração”.
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Para testar as propriedades mecânicas do elytra e suas propriedades protetoras, os pesquisadores
realizaram testes de punção locais aplicando diferentes pressões sobre os exoesqueletos dos insetos
para entender sua amplitude de resistência e tolerância à pressão. Verificou-se que o besouro da árvore
tinha pouca resistência às forças de alta pressão, enquanto o besouro terrestre tinha um elytra protetor
ainda mais forte quando experimentou morder simulado, piercing ou bicada do que o inicialmente
previsto.
Ecoando as propriedades de ambos os besouros, os engenheiros desenvolveram dois compósitos: um
compósito de fibra de carbono-epóxi pseudo-helicoidal (ou compósito epóxi) - uma estrutura circular
mais durável - bem como uma matriz baseada em uretano, que é mais flexível. Sob impacto, o
compósito epóxi fracturou-se e deformou-se, enquanto a matriz à base de uretano foi mais elástica e
assumiu menos danos.
“A investigação e comparação de arquiteturas e composições de besouros capazes de voo e incapazes
podem servir como lições valiosas em projetos para veículos aéreos não tripulados versus estruturas
terrestres ou materiais de proteção pessoal”, disseram os autores em seu estudo.
Referência: Jesus Rivera, et al., Variações de Projeto Estrutural em Besouro Elytra, Materiais Funcionais
Avançados (2021). DOI: 10.1002/adfm.20106468 (traança)
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202106468