Las colecciones de hormigas tienen una capacidad notable para cambiar las formas y las tareas en función de las demandas de su entorno. Cuando las aguas de la inundación golpean, se autoensamblan y forman balsas para mantenerse con vida. También pueden usar sus cuerpos para construir puentes y brechas.¿Cuáles son las propiedades de estas agregaciones de hormigas que permiten esta amplia gama de habilidades? Una nueva investigación del Instituto de Tecnología de Georgia dice que es porque los insectos son en realidad líquidos y sólidos simultáneamente. El estudio se publica actualmente en Materiales de la naturaleza .
El grupo de Georgia Tech investigó las propiedades mecánicas de las agregaciones de hormigas de fuego al poner miles de hormigas en un reómetro, una máquina utilizada para probar la respuesta sólida y líquida de materiales como alimentos, crema de manos o plástico derretido.
Las hormigas fueron cortadas a velocidades constantes desde aproximadamente 0,0001 rpm hasta aproximadamente 100 rpm. Los investigadores descubrieron que el comportamiento de las hormigas vivas era similar al de las hormigas muertas: cuando la agregación se ve obligada a fluir, las hormigas vivas se sueltan y jueganmuerto. En este caso, la viscosidad disminuyó drásticamente a medida que aumentaba la velocidad.
"No es diferente al ketchup", dijo Alberto Fernández-Nieves, profesor asociado de la Facultad de Física. "Cuanto más fuerte se aprieta, más fácil fluye. Pero con las hormigas, esto sucede mucho más dramáticamente que con el ketchup".
"Las hormigas parecen tener un interruptor de encendido / apagado en el sentido de que dejan ir fuerzas aplicadas suficientemente grandes", dijo Hu, profesor asociado en la Escuela de Ingeniería Mecánica George W. Woodruff. "A pesar de querer estar juntos, dejaronir y comportarse como un fluido para evitar lesionarse o morir ".
Este mismo comportamiento se puede ver al dejar caer un centavo a través de una agregación de hormigas. Las hormigas fluirán alrededor de la moneda a medida que se hunde a través de la agregación. Este flujo tarda un tiempo relativamente largo en ocurrir. Sin embargo, cuando la agregación se empuja rápidamente,responde como un resorte y vuelve a su forma original.
"Este es el sello distintivo del comportamiento viscoelástico", dijo Fernández-Nieves. "Las hormigas exhiben una respuesta elástica cuando son exploradas en períodos cortos, pero se comportan como fluidos en tiempos más largos".
El grupo cuantificó esto al observar la respuesta de las hormigas a los pequeños movimientos del reómetro. Descubrieron que las hormigas son igualmente líquidas y sólidas. Hicieron el mismo experimento con hormigas muertas y vieron que también eran sólidas-como. Esto demostró que las hormigas vivas son líquidas y sólidas debido a su actividad.
"Sorprendentemente, el comportamiento observado es similar a lo que se ve en los materiales que no están vivos, como los geles de polímero justo en el momento en que se convierten en gel", dijo Fernández-Nieves. "Esto es bastante desconcertante, y ahora estamosrealizar muchos más experimentos para tratar de comprender de dónde surgen estas similitudes y cuánto pueden ser empujadas, lo que con suerte ampliará nuestra forma actual de pensar acerca de los materiales, que al igual que las hormigas, están activos y, por lo tanto, fuera de equilibrio.es un trabajo mucho más interesante que planeamos hacer con hormigas "
Hu ha estudiado el comportamiento de las hormigas durante casi 10 años. Fernández-Nieves es un físico que utiliza la reología para comprender la mecánica de los materiales blandos y desentrañar el origen microscópico de sus propiedades y comportamientos generales.
Michael Tennenbaum, un asistente de investigación graduado que participó en el estudio, también comparó el comportamiento de la agregación de hormigas con la gelatina.
"Imagina si quisieras sacar la mayor cantidad de gelatina posible de un paquete de gelatina. Sería sólido, pero también muy líquido", dijo. "Eso es porque apenas habría suficiente gelatina para que sea sólida".pero no lo suficiente como para hacerlo completamente sólido. La gelatina sería sólida y líquida "
Hu también ha usado la naturaleza líquida de las hormigas para estudiar materiales de autocuración.
"Si cortas un panecillo con un cuchillo, terminarás con dos pedazos de pan", dijo Hu. "Pero si cortas un montón de hormigas, simplemente dejarán pasar el cuchillo, luego reformar en el otro lado. Son como metal líquido, como esa escena en la película Terminator ".
Hu dice que es esta flexibilidad la que permite a las hormigas disfrutar lo mejor de ambos mundos. Pueden convertirse en sólidos para hacer cosas y líquidos para evitar entrar en "pedazos".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Georgia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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