Las placas entrelazadas en la cola del caballito de mar pueden soportar grandes cantidades de presión
Esperan desarrollar un sistema similar para una "piel" robótica que proteja a los robots de desactivación de explosivos
Los investigadores han revelado una fuente de inspiración poco común para una armadura que algún día podría proteger a los robots de desactivación de explosivos - una cola de caballito de mar.
El equipo encontró que la cola del animal era excepcionalmente buena en la protección - y puede ser comprimida hasta aproximadamente la mitad de su tamaño antes de que le ocurra un daño permanente.
Esperan ahora desarrollar una "piel" basada en ese diseño que podría ser utilizada para proteger a los robots de desactivación de explosivos, e incluso a los soldados.
La excepcional flexibilidad de la cola se debe a su estructura, formada por placas óseas, blindadas, que se deslizan una sobre otra, han encontrado los ingenieros de la Universidad de California, San Diego.
Los investigadores esperan utilizar una estructura similar para crear un brazo robótico flexible equipado con músculos hechos de polímero, que podría ser utilizado en dispositivos médicos, exploración submarina no tripulada y en la detección y detonación de bombas.
"El estudio de los materiales naturales puede conducir a la creación de materiales nuevos y únicos, y estructuras inspiradas en la naturaleza que son más fuertes, más resistentes, más ligeras y más flexibles", dijo McKittrick, profesor de ciencia de los materiales en la Escuela Jacobs de Ingeniería de la UC San Diego, quien dirigió el estudio.
Estudiaron la armadura de muchos otros animales, incluyendo armadillos, caimanes y las escamas de varios peces antes de darse cuenta de lo flexible que era la cola de caballito de mar.
"La cola es la línea vital del caballito de mar, ya que permite al animal anclarse a los corales o algas y esconderse de los depredadores", dijo Michael Porter, Ph.D. estudiante de ciencias de los materiales de la Escuela Jacobs de Ingeniería.
El equipo reveló sus hallazgos en la edición de marzo de 2013 de la revista Acta Biomaterialia.
"Pero nadie ha mirado a la cola y los huesos del caballito de mar como fuente de una armadura".
La mayoría de los depredadores del caballito de mar, incluyendo tortugas marinas, cangrejos y aves, capturan a los animales aplastándolos.
Los ingenieros querían ver si las placas de la cola podrían trabajar como una armadura.
Los investigadores tomaron segmentos de colas de caballitos de mar y los comprimieron en diferentes ángulos.
Encontraron que la cola puede ser comprimida en casi un 50 por ciento de su anchura original antes de que le ocurriera un daño permanente debido a que el tejido conectivo entre las placas óseas y los músculos de la cola llevaban la mayor parte de la carga a partir del desplazamiento.
Incluso cuando se comprimió la cola hasta en un 60 por ciento, la columna vertebral del caballito de mar fue protegida de daños permanentes.
El grupo de investigación de McKittrick y Meyers utiliza una técnica en que aplican productos químicos a una serie de materiales para despojarlos a cualquiera de los componentes de las proteínas o de sus componentes minerales.
Eso les permite estudiar mejor las estructuras y propiedades de los materiales.
Después de tratar con los productos químicos las placas óseas en la cola del caballito de mar, descubrieron que el porcentaje de minerales en las placas era relativamente bajo, del 40 por ciento, comparado con el 65 por ciento en el hueso de vaca.
¿Cómo funciona la cola de s caballito de mar?
La cola del caballito de mar se compone típicamente de 36 segmentos cuadrados similares, cada uno compuesto de cuatro esquinas en forma de L que disminuyen progresivamente de tamaño a lo largo de la longitud de la cola.
Las placas son libres de deslizarse o girar. Las juntas de deslizamiento permiten que las placas óseas se deslicen una sobre otra.
Las articulaciones pivotantes son similares a una articulación de bola y cavidad, con tres grados de libertad de rotación.
Las placas están conectadas a las vértebras por gruesas capas de colágeno del tejido conectivo.
Las juntas entre placas y las vértebras son muy flexibles con casi seis grados de libertad.
Artículo científico: Highly deformable bones: Unusual deformation mechanisms of seahorse armor
El equipo encontró que la cola del animal era excepcionalmente buena en la protección - y puede ser comprimida hasta aproximadamente la mitad de su tamaño antes de que le ocurra un daño permanente.
Esperan ahora desarrollar una "piel" basada en ese diseño que podría ser utilizada para proteger a los robots de desactivación de explosivos, e incluso a los soldados.
La excepcional flexibilidad de la cola se debe a su estructura, formada por placas óseas, blindadas, que se deslizan una sobre otra, han encontrado los ingenieros de la Universidad de California, San Diego.
Los investigadores esperan utilizar una estructura similar para crear un brazo robótico flexible equipado con músculos hechos de polímero, que podría ser utilizado en dispositivos médicos, exploración submarina no tripulada y en la detección y detonación de bombas.
"El estudio de los materiales naturales puede conducir a la creación de materiales nuevos y únicos, y estructuras inspiradas en la naturaleza que son más fuertes, más resistentes, más ligeras y más flexibles", dijo McKittrick, profesor de ciencia de los materiales en la Escuela Jacobs de Ingeniería de la UC San Diego, quien dirigió el estudio.
Estudiaron la armadura de muchos otros animales, incluyendo armadillos, caimanes y las escamas de varios peces antes de darse cuenta de lo flexible que era la cola de caballito de mar.
"La cola es la línea vital del caballito de mar, ya que permite al animal anclarse a los corales o algas y esconderse de los depredadores", dijo Michael Porter, Ph.D. estudiante de ciencias de los materiales de la Escuela Jacobs de Ingeniería.
El equipo reveló sus hallazgos en la edición de marzo de 2013 de la revista Acta Biomaterialia.
"Pero nadie ha mirado a la cola y los huesos del caballito de mar como fuente de una armadura".
La mayoría de los depredadores del caballito de mar, incluyendo tortugas marinas, cangrejos y aves, capturan a los animales aplastándolos.
Los ingenieros querían ver si las placas de la cola podrían trabajar como una armadura.
Los investigadores tomaron segmentos de colas de caballitos de mar y los comprimieron en diferentes ángulos.
Encontraron que la cola puede ser comprimida en casi un 50 por ciento de su anchura original antes de que le ocurriera un daño permanente debido a que el tejido conectivo entre las placas óseas y los músculos de la cola llevaban la mayor parte de la carga a partir del desplazamiento.
Incluso cuando se comprimió la cola hasta en un 60 por ciento, la columna vertebral del caballito de mar fue protegida de daños permanentes.
El grupo de investigación de McKittrick y Meyers utiliza una técnica en que aplican productos químicos a una serie de materiales para despojarlos a cualquiera de los componentes de las proteínas o de sus componentes minerales.
Eso les permite estudiar mejor las estructuras y propiedades de los materiales.
Después de tratar con los productos químicos las placas óseas en la cola del caballito de mar, descubrieron que el porcentaje de minerales en las placas era relativamente bajo, del 40 por ciento, comparado con el 65 por ciento en el hueso de vaca.
¿Cómo funciona la cola de s caballito de mar?
La cola del caballito de mar se compone típicamente de 36 segmentos cuadrados similares, cada uno compuesto de cuatro esquinas en forma de L que disminuyen progresivamente de tamaño a lo largo de la longitud de la cola.
Las placas son libres de deslizarse o girar. Las juntas de deslizamiento permiten que las placas óseas se deslicen una sobre otra.
Las articulaciones pivotantes son similares a una articulación de bola y cavidad, con tres grados de libertad de rotación.
Las placas están conectadas a las vértebras por gruesas capas de colágeno del tejido conectivo.
Las juntas entre placas y las vértebras son muy flexibles con casi seis grados de libertad.
Artículo científico: Highly deformable bones: Unusual deformation mechanisms of seahorse armor
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