Arapaima gigas es un pez grande en un río más grande lleno de pirañas, pero eso no significa que sea una comida fácil. El gigante de agua dulce ha desarrollado escamas en forma de armadura que pueden deformarse, pero no se rasgan o agrietan, cuando una piraña -- que tiene una de las picaduras más poderosas del reino animal: los ataques. Investigadores de UC San Diego y UC Berkeley describen las propiedades únicas de la Amazonía Arapaima piel y su potencial para materiales hechos por el hombre el 16 de octubre en la revista Matter.
Arapaima la adaptación naturalmente resuelve un problema que enfrentan los ingenieros cuando intentan desarrollar armaduras sintéticas. Arapaima las escamas tienen una capa interna resistente, pero flexible, unida por colágeno a su capa exterior mineralizada de escamas. Del mismo modo, los chalecos antibalas están hechos de varias capas de cinchas flexibles intercaladas entre capas de plástico duro. Pero artificiallos materiales se unen usando un tercer material adhesivo, mientras que las escamas de los peces se unen a nivel atomístico; crecen juntas, tejiéndose en una sola pieza sólida.
"Una ventana puede parecer fuerte y sólida, pero no tiene ceder. Si algo intentara perforarla, el vidrio se rompería", dice el autor principal Robert Ritchie, científico de materiales en UC Berkeley. "Cuando la naturaleza se une a un material duroa un material blando, lo califica, evitando este efecto devastador. Y en este caso, la estructura de unión es colágeno mineralizado ".
Otros peces usan colágeno como Arapaima sí, pero las capas de colágeno en Arapaima las escamas son más gruesas que en cualquier otra especie de peces. Las escamas solas son tan gruesas como un grano de arroz. Los coautores Yang, Quan, Meyers y Ritchie plantean la hipótesis de que este grosor es el secreto para la defensa de los peces.
Probaron esto empapando agrietado Arapaima escala en agua durante 48 horas, luego separa lentamente los bordes mientras agrega presión a un punto central. A medida que agregaban presión, observaron que la parte de la capa externa dura mineralizada se expandió, agrietó y luego se desprendió gradualmente.las escamas luego localizaron la grieta, conteniéndola y evitando que el daño se extendiera en la capa de colágeno estructural retorcida. Si la presión se rompía en el colágeno, deformaba la capa en lugar de romperla.
Si los humanos pueden desarrollar una estructura jerárquica flexible que se comporte como la capa de colágeno en las escamas de los peces, Ritchie dice que se pueden hacer armaduras sintéticas mejores y potencialmente impermeables. Pero también reconoce que esta realidad puede tardar varios añoslínea.
Hasta entonces, el equipo de Ritchie investigará cómo Arapaima las escamas se han adaptado para evitar la penetración de las picaduras de pirañas y el comportamiento de la naturaleza en otras especies.
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