Il Centro di ricerca NIMS per i materiali strutturali e il Centro di ricerca della Fondazione Okinawa Churashima hanno accertato congiuntamente la microstruttura e la composizione chimica degli esoscheletri estremamente resistenti delle chele del granchio di cocco, che sono in grado di generare una forza di pizzicamento più forte di quelle di qualsiasi altro crostaceo. Sono anche riusciti a creare immagini tridimensionali delle complesse strutture del tessuto esoscheletrico degli artigli.

Il granchio del cocco, un granchio eremita che si è evoluto per abbandonare il comportamento di trasporto di conchiglie, è uno dei più grandi crostacei terrestri. Le sue popolazioni sono gravemente diminuite a livello globale, e in Giappone, abitano solo le aree circostanti la prefettura di Okinawa. Nel corso della sua evoluzione, il granchio del cocco ha sviluppato un esoscheletro simile a un'armatura per proteggersi dai nemici naturali e ha perso la capacità di adattarsi a conchiglie vuote. Sebbene alcune regioni di Okinawa mangino tradizionalmente i granchi del cocco, sono noti per avere esoscheletri molto più duri di altri crostacei commestibili, come il granchio opilio (Chionoecetes opilio) e il granchio reale rosso (Paralithodes camtschaticus). Il granchio del cocco è stato descritto come una creatura pericolosa in "72 animali pericolosi:Asia, " una serie di documentari sulla natura distribuita da Netflix. Il granchio ha una forza di presa che eguaglia o supera 90 volte il suo peso corporeo, uno dei valori più alti registrati tra gli organismi viventi. Inoltre, la forza di presa di un granchio del cocco adulto di 4 kg è di circa 360 kg, che è equivalente alla forza di mordere di un leone. era sconosciuto, però, come l'esoscheletro di una chela di granchio del cocco può essere leggero e in grado di resistere a una forza così forte senza rompersi.

Per trovare una risposta a questa domanda, questo gruppo di ricerca ha studiato i tessuti esoscheletrici e le microstrutture delle chele dei granchi del cocco del peso di circa 1 kg, ha misurato la composizione e la durezza dell'esoscheletro a diverse profondità e ha creato immagini 3D del complesso, strutture laminate microscopiche (cioè, strutture intrecciate simili a compensato) all'interno dell'esoscheletro. I principali risultati sono i seguenti:

• La superficie esterna dell'artiglio è dura come l'acciaio.
• il sottile, duro, strato esterno calcificato è composto da pile di circa 100 piastre microscopiche con orientamenti orizzontali gradualmente torcenti. Questa struttura rende lo strato esterno duro resistente al collasso anche quando alcune delle piastre sono danneggiate.
• Lo strato interno poroso dell'esoscheletro è più morbido dello strato esterno ed è in grado di assorbire la forza esterna, proteggendo l'artiglio dai danni.
• Le immagini 3D di queste strutture a diverse profondità all'interno dell'esoscheletro sono state create per la prima volta utilizzando microscopi e tecniche all'avanguardia progettati per l'ingegneria dei materiali.

È stato fatto un grande sforzo per sviluppare materiali strutturali leggeri e resistenti. Comprendere la struttura esoscheletrica delle chele del granchio di cocco, che sono leggere e in grado di resistere alla forza di pizzicamento più forte tra i crostacei, può fornire utili spunti sullo sviluppo di questi materiali. Tali materiali possono essere potenzialmente utilizzati nei veicoli (ad es. automobili e aerei) componenti, riduzione delle emissioni di anidride carbonica. Inoltre, questi materiali possono essere applicabili allo sviluppo di piccoli dispositivi medici, come forte, pinza di piccolo diametro con una forza di presa molto forte.

Questa ricerca è stata pubblicata in Materiali e design , una rivista ad accesso aperto, il 28 aprile 2021.