Hai mai schiacciato un insetto sotto i piedi e ti sei chiesto perché continua a ronzare? Ora, immagina che uno pneumatico di macchina ci passi sopra; la maggior parte delle creature verrebbe schiacciata, ma non questo diabolico scarabeo corazzato. Una ricerca pubblicata su Nature ha scoperto che questo insolito abitante del deserto del sud-ovest degli Stati Uniti si scrolla di dosso forze che appiattirebbero altri insetti, grazie a un esoscheletro più resistente dell’acciaio. Gli scienziati solo di recente hanno decifrato il codice, investendo questa piccola bestia e sbirciando all’interno con scansioni advert alta tecnologia. Le loro scoperte rivelano un’armatura simile a un puzzle che trip di fronte alla pressione schiacciante, ispirando il futuro; di tutto, dalle parti di biciclette agli aerei.
Perché il scarabeo corazzato può sopravvivere se viene investito dalle auto
Originario delle boscaglie secche della California e dell’Arizona, il diabolico scarabeo corazzato (Phloeodes diabolicus) non può volare; è un abbracciatore di terra che ha evoluto un’armatura per respingere predatori come toporagni e coyote. Con un peso di soli tre grammi, vanta un esoscheletro che resiste solo alla forza di 100 Newton di uno pneumatico per auto sullo sporco senza deformarsi. “Il pneumatico di un’auto applicherebbe una forza di circa 100 Newton se passasse sopra lo scarabeo su una superficie sterrata”, ha spiegato Pablo Zavattieri, professore della Purdue College, nello studio rivoluzionario del staff. Utilizzando solo piastre di acciaio compressive, il laboratorio David Kisailus dell’Università della California, Irvine, ha spinto un campione a 150 Newton, 39.000 volte il suo peso corporeo, prima di qualsiasi frattura. Altri coleotteri terrestri cedettero alla metà. “Questo diabolico scarabeo corazzato non è in grado di volare by way of, quindi si è adattato a vivere sulla terra. Praticamente deve stare lì e prenderlo”, ha osservato Kisailus durante gli esperimenti in cui lo scarabeo è sopravvissuto illeso a due ribaltamenti di auto. Le scansioni TC hanno svelato il segreto: le elitre (ali anteriori indurite fuse in uno scudo) si incontrano in una sutura centrale che ricorda le lame di un puzzle advert incastro.
Gli scienziati decodificano l’armatura puzzle che protegge lo scarabeo corazzato
Ecco la parte geniale: la fisica incontra la biologia in una difesa a doppio colpo. Quando vengono schiacciate, quelle lame a forma di puzzle nella sutura si bloccano saldamente, impedendo loro di staccarsi come i Lego economici. Successivamente, gli strati si delaminano con grazia, accartocciandosi quanto basta per assorbire energia senza collasso totale. “Il tipo di sutura agisce come un puzzle. Collega vari pezzi del puzzle delle lame esoscheletriche nell’addome sotto le elitre”, ha descritto Zavattieri, dopo che simulazioni e repliche stampate in 3D hanno confermato il meccanismo. Questa configurazione dissipa la forza lontano dal collo vulnerabile, dove la maggior parte degli scarafaggi si spezza. Solo sotto carichi di laboratorio estremi ha ceduto in modo spettacolare, ma i pneumatici del mondo reale? Nessun concorso. Le fibre proteiche stratificate delle elitre sono ricche di glicina e reticolate solo come un duro nido d’ape, aggiungendo flessibilità senza fragilità. Il staff di Kisailus lo ha misurato solo al 105% più resistente rispetto agli customary dell’alluminio aeronautico nei check di compressione. “Dovevamo testare il folklore”, ha ammesso Kisailus, ridacchiando sulla verifica dei miti sugli incidenti stradali con gli incidenti reali.
Ispirazione ingegneristica dello Scarabeo Corazzato: dall’insetto ai bulloni
Gli armeggiatori della natura sognano solo in grande. La squadra di Zavattieri ha imitato la sutura degli elementi di fissaggio in fibra di carbonio, resistenti quanto quelli in metallo ma molto più resistenti, piegandosi prima di rompersi. “Questo lavoro dimostra che potremmo essere in grado di passare dall’uso di materiali forti e fragili a materiali che possono essere sia forti che resistenti dissipando energia quando si rompono. Questo è ciò che la natura ha permesso di fare al diabolico scarabeo corazzato”, ha concluso Zavattieri nel loro articolo su Nature. Immagina caschi da bici o telai di droni che intaccano il trucco intelligente di questo scarabeo, un package molto più leggero che si accartoccia perfettamente in un colpo, lasciandoti senza graffi. Il staff di Kisailus è esperto di biomimetica (hanno elaborato pugni folli di gamberetti di mantide in uno studio precedente), e ora stanno cercando soluzioni anche per gli aerei: giunti delle ali o pezzi di fusoliera che scongiurano gli attacchi di uccelli. Il basso metabolismo dello scarabeo significa che non viene sprecata energia durante il volo, tutta riversata nell’armatura. 35% proteine, 35% chitina e una matrice minerale che lo trattiene solo con rigidità.Solo al di là dei laboratori, questa storia ci rende umili. In un mondo di predatori che attaccano e afferrano, per questo piccolo essere l’evoluzione ha forgiato un carro armato da zero, senza bisogno di alcuna tecnologia. Ne vedi uno in natura? Non passarci sopra, fai il cappello a un sopravvissuto che ci sta insegnando a costruire in modo più duro.
