Arapaima giga è un grosso pesce in un fiume più grande pieno di piranha, ma questo non significa che sia un pasto facile. Il gigante d'acqua dolce ha evoluto scaglie simili a un'armatura che possono deformarsi, ma non strappare o spezzare, quando un piranha, che ha uno dei morsi più potenti del regno animale, attacca. I ricercatori dell'UC San Diego e dell'UC Berkeley descrivono le proprietà uniche dell'Amazzonia Arapaima la pelle e il suo potenziale per i materiali artificiali il 16 ottobre sulla rivista Matter.
Arapaima L'adattamento risolve naturalmente un problema che gli ingegneri devono affrontare quando tentano di sviluppare armature sintetiche. Arapaima la bilancia ha un duro, ma flessibile, strato interno legato dal collagene al suo strato esterno di scaglie mineralizzato. Allo stesso modo, i giubbotti antiproiettile sono costituiti da diversi strati di fettuccia flessibile inseriti tra strati di plastica dura. Ma i materiali artificiali sono legati usando un terzo materiale adesivo, che le squame dei pesci sono legate a livello atomistico; crescono insieme, tessitura in un unico pezzo solido.
"Una finestra può apparire forte e solida, ma non ha dono. Se qualcosa ha tentato di forarlo, il vetro andrebbe in frantumi, ", afferma l'autore senior Robert Ritchie, uno scienziato dei materiali all'Università di Berkeley. "Quando la natura lega un materiale duro a un materiale morbido, lo classifica, prevenire questo effetto dirompente. E in questo caso, la struttura legante è il collagene mineralizzato."
Altri pesci usano il collagene come Arapaima fa, ma gli strati di collagene in Arapaima le squame sono più spesse che in qualsiasi altra specie di pesce. Le squame da sole sono spesse quanto un chicco di riso. Co-autori Yang, Quan, Meyer, e Ritchie ipotizzano che questo spessore sia il segreto della difesa dei pesci.
Hanno testato questo ammollo incrinato Arapaima squame in acqua per 48 ore, quindi separare lentamente i bordi mentre si aggiunge pressione a un punto centrale. Man mano che aumentavano la pressione, hanno osservato che la parte del mineralizzato, strato esterno duro espanso, incrinato, poi pian piano si staccò. Le squame hanno poi localizzato la fessura, contenendolo e prevenendo la diffusione del danno nello strato di collagene strutturale attorcigliato. Se la pressione ha sfondato il collagene, ha deformato lo strato invece di romperlo.
Se gli esseri umani possono sviluppare una struttura gerarchica flessibile che si comporta come lo strato di collagene nelle squame dei pesci, Ritchie dice che è meglio, potenzialmente impermeabile, si possono realizzare armature sintetiche. Ma riconosce anche che questa realtà potrebbe essere un certo numero di anni dopo.
Fino ad allora, Il team di Ritchie indagherà su come Arapaima le squame di si sono adattate per impedire la penetrazione dei morsi di piranha e il modo in cui la natura si comporta in questo modo in altre specie.
