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Camarón Mantis - crustáceos de lecho marino de cuatro pulgadas de largo - Derrota a la presa con un puñetazo que acelera más rápido que una bala calibre .22. Ahora, los investigadores han descubierto exactamente cómo los diminutos estomatópodos terminan sus poderosos golpes. Todo es gracias a un resorte en forma de silla de dos capas hecho de material sorprendentemente frágil.

"Si le pidieras a un ingeniero mecánico que haga un resorte que pueda almacenar una gran cantidad de energía elástica, no pensarían en usar cerámica", dijo Ali Miserez, científico de materiales de la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur, quien dirigió la nueva investigación. en una oracion. Normalmente se piensa que las cerámicas son inflexibles y propensas a romperse, no el tipo de material que se desearía para algo que se dobla y se deforma.

Pero es cierto: un resorte de cerámica permite que los camarones mantis desaten sus antebrazos como palos a velocidades de más de 50 millas por hora.

“La cerámica puede almacenar energía si se deforma.

ellos, pero son tan frágiles que no sería intuitivo ", agregó Miserez. "Pero si los comprime, son bastante fuertes y más rígidos que el metal o cualquier otro polímero, por lo que realmente puede almacenar una cantidad de energía más alta de lo que podría con esos materiales".

Silla de montar primavera

Idealmente, los mejores resortes, los que pueden contener más energía, son rígidos y extensibles. En cuanto a los materiales, estas características no suelen ir de la mano: son rígidas o son extensibles. Para superar este desafío, el resorte en forma de silla de montar del camarón mantis tiene dos capas. La capa superior es un material biocerámico mineralizado similar al hueso, mientras que la capa inferior es fibrosa, como una cuerda. Miserez y sus colegas pensaron que este diseño podría permitir el máximo almacenamiento de energía en la silla de los camarones y al mismo tiempo evitar que se rompa el material cerámico quebradizo.

Los investigadores midieron las propiedades mecánicas de cada capa e hicieron un modelo del ponche de camarón mantis. Su análisis reveló que la capa exterior del resorte almacena la energía elástica que los camarones necesitan para lanzar sus famosas y rápidas paredes. La capa interna, que es más fuerte cuando se estira, proporciona el soporte flexible necesario. Sin la capa interna extensible, la primavera que maneja la muerte del camarón mantis fallaría, informan los investigadores hoy en la revista iScience .

Diseño inspirado

Los científicos encontraron que el diseño de la silla también permite que el resorte se use repetidamente sin desgastar las partes. El descubrimiento revela una manera de mejorar los microrobóticos, robots de tamaño básico que DARPA y otras organizaciones están desarrollando para permitir que el personal de rescate pueda inspeccionar los escombros después de desastres naturales, entre otras aplicaciones.

"Lo que este diseño muestra es que puede hacer un resorte muy eficiente, y puede hacerlo con cerámica, que es más eficiente que otros materiales que la gente está usando ahora", dijo Miserez. Los resortes de base cerámica y otros elementos de diseño bioinspirados podrían hacer que los microrobots sean más eficientes.

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