updated 10:11 PM CET, Dec 4, 2016

Escamas de un pez a prueba de pirañas podrían inspirar chalecos antibalas

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arapaima del Amazonas

Científicos esperan reproducir las escamas de un duro pez amazónico que repele las mordeduras

El arapaima puede crecer hasta cerca de 2,5 metros de largo y pesar más de 225 kilos

Un antiguo pez amazónico con escamas de un espesor a prueba de pirañas puede tener el secreto para construir mejores chalecos a prueba de balas, guantes resistentes a perforaciones o, incluso, gafas de seguridad y cajas de CDs.

Investigadores de varias instituciones han estado investigando en ingeniería para nuevos materiales que contengan algunas de las mismas propiedades que las escamas de los peces, que a menudo son ligeras, flexibles y transparentes. Ahora, algunos están dando un paso adelante y, de hecho, construyendo estos materiales.

En la Universidad de California en San Diego, el profesor de ciencias de los materiales Marc Meyers, ha estado estudiando las escamas del gran pirarucú de agua dulce (Arapaima gigas), que utiliza dos capas de escamas para repeler las mordeduras de la depredadora piraña.

prueba de resistencia de la piel del arapaimaLas pirañas normalmente no atacan al arapaima, que puede crecer hasta cerca de 8 pies de largo (2,5 metros) y pesar más de 500 libras (más de 225 kilos), sin embargo, cuando en la cuenca del Amazonas los suministros de alimentos son bajos y disminuyen los niveles de agua, todo allí se considera una comida, dijo Meyers.

"Al arapaima se llama el bacalao de la Amazonia", dijo Meyers. "Cuando no hay un montón de comida, las pirañas atacan a todo lo que está en problemas".

A Meyers le gusta ir a pescar al Amazonas, y una vez enganchó un arapaima de 100 libras (45 kilos). En su laboratorio en San Diego, Meyers utiliza un dispositivo especial para presionar un diente de piraña en la piel del arapaima para medir la fuerza que se necesita para penetrar en la carne. Sin embargo, el diente de piraña no pudo penetrar en las dos capas y se rompió cuando fue retirado.

"Lo que tenemos en el arapaima son crestas triangulares bastante gruesas que no tienen otros peces", dijo Meyers. "Al mismo tiempo se pueden doblar, como una cerámica que fuera flexible".

Las escamas externas del arapaima son bio-material mineralizado, mientras que las interiores están hechas de fibras de colágeno que forman un estratificado flexible, casi como una tela tejida.

Los experimentos de Meyers fueron publicados este mes en Advanced Engineering Materials: Battle in the Amazon: Arapaima versus Piranha

En Canadá, los científicos están utilizando escamas de un pez más común, la lubina rayada (Morone saxatilis) - abajo -, como fuente de inspiración para nuevos materiales que incluso podrían cambiar la forma de las alas de avión.

lubina rayada

Francois Barthelat, profesor asistente de ingeniería mecánica en la Universidad McGill, ha tratado de pinchar las escamas inferiores, mucho más ligeras y débiles, con una afilada aguja de acero que simula la forma de un diente usado por los depredadores. Los resultados mostraron que las escamas fueron más fuertes que los plásticos de protección que se utilizan para cajas de CD, equipo biomédico y gafas de seguridad.

Barthelat dijo que es la formación y el patrón de las escamas, en lugar de sus propiedades intrínsecas, los que las hacen resistir. Ahora ha utilizado esta investigación sobre las escamas para construir un material compuesto que él se espera que algún día será usado por los soldados y los atletas.

"De hecho, un material a gran escala inspirado en las escamas pueden duplicar sus propiedades", dijo Barthelat. "Una vez que tenemos una prueba de concepto en el laboratorio, entonces podemos poner más esfuerzo en la fabricación. Yo no creo que el camino no está muy lejos."

Barthelat también está considerando la idea de que la bio-armadura aporte flexibilidad con algo llamado "materiales de tipo morphing" que cambian de forma. En lugar de utilizar alas fijas en los aviones, por ejemplo, se imagina un ala de caucho recubierto de escamas que constantemente altera su forma para mejorar la aerodinámica cuando vuela". "Inspirada en las alas de las aves, tendría protección en la parte superior con las escamas de los peces", dijo Barthelat.