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Un pez amazónico con armadura de escamas inspira nuevos materiales

Europa Press

miércoles 16, octubre 2019 - 11:47 am

Europa Press.

Propiedades únicas de la armadura a base de duras escamas de un pez gigante del Amazonas ofrecen inspiración potencial para el desarrollo de nuevos materiales artificiales.

La adaptación del Arapaima --de tres metros de largo y que vive en el río Amazonas rodeado de pirañas-- resuelve naturalmente un problema que afrontan los ingenieros al intentar desarrollar armaduras sintéticas, según describen investigadores en la revista Matter.

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Sus escamas tienen una capa interna resistente, pero flexible, unida por colágeno a su capa externa mineralizada de escamas, del mismo modo que los chalecos antibalas están hechos de varias capas de correas flexibles intercaladas entre capas de plástico duro.

Pero los materiales hechos por el hombre se unen usando un tercer material adhesivo, mientras que las escamas de los peces se unen a nivel atómico: crecen juntos, tejiéndose en una sola pieza sólida.


"Una ventana puede parecer fuerte y sólida, pero si algo intentara perforarla, el vidrio se rompería --explica el autor principal Robert Ritchie, científico de materiales en UC Berkeley--. Cuando la naturaleza une un material duro a 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 lo hace el Arapaima, pero las capas de colágeno en las escamas de este son más gruesas que en cualquier otra especie de pez. 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 remojando las escamas del Arapaima agrietadas en agua durante 48 horas, luego separaron lentamente los bordes mientras agregaban presión a un punto central. Cuando aplicaron presión, observaron que la parte de la capa externa dura mineralizada se expandió, se agrietó y luego se desprendió gradualmente. Las escamas luego localizaron la grieta, conteniéndola y evitando que el daño se extienda en la capa de colágeno estructural retorcida. Si la presión atravesaba el colágeno, deformaba la capa en lugar de romperla.

Si los humanos pueden desarrollar una estructura flexible que se comporte como la capa de colágeno en las escamas de los peces, Ritchie dice que se pueden hacer armaduras sintéticas mejores, potencialmente impermeables, si bien admite que esto puede tardar varios años.

Hasta entonces, el equipo de Ritchie investigará cómo las escamas del Arapaima se han adaptado para evitar la penetración de las mordeduras de pirañas y cómo se comporta la naturaleza de esta manera en otras especies.




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