Super concha de molusco inspira novos materiais mais resistentes

Redação do Site Inovação Tecnológica - 21/01/2010

A concha super resistente do "gastrópode de pé escamoso" poderá ajudar a melhorar equipamentos de carga e materiais de proteção usados em quase tudo, de aviões a equipamentos esportivos.
[Imagem: Zina Deretsky, National Science Foundation, inset after Haimin Yao et al., PNAS, January 2010]

Nas profundezes das fontes hidrotermais Kairei, quatro mil metros abaixo da superfície do Oceano Índico, cientistas descobriram um molusco gastrópode cuja armadura poderá ajudar a melhorar equipamentos de carga e materiais de proteção usados em quase tudo, de aviões a equipamentos esportivos.

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) estão estudando as propriedades físicas e mecânicas do molusco. Os primeiros resultados foram publicados esta semana na revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences.

Super concha de três camadas

O chamado "gastrópode de pé escamoso" (Crysomallon squamiferum) possui uma concha única, construída em três camadas, que poderá fornecer ideias valiosas para novos princípios de desenho mecânico.

Especificamente, ele tem uma camada altamente calcificada interna e uma camada de espessura média orgânica. Mas é a extraordinária camada externa, fundida com sulfeto de ferro granular, que está entusiasmando os pesquisadores.

Fontes hidrotermais

As fontes hidrotermais Kairei consistem em uma série de cortes profundos na superfície do planeta ao longo de uma cadeia montanhosa vulcânica abaixo do Oceano Índico. Foi lá que os pesquisadores descobriram o caracol nunca antes visto, em uma expedição realizada em 1999.

"O fluxo de fluidos hidrotermais possui uma alta concentração de sulfetos e metais, mas este molusco é único na medida que incorpora esses materiais na estrutura de sua concha," afirma Christine Ortiz, o líder do projeto no MIT.

"Nós estamos interessados na estrutura e nas propriedades das camadas individuais e vendo como eles se comportam mecanicamente," disse ela, salientando que a camada orgânica interior do molusco também é interessante.

Proteção contra ataques

Em particular, os pesquisadores queriam descobrir quais são as vantagens que a estrutura oferece na proteção contra o ataque e a penetração de predadores.

Entendendo isto eles poderão ter novas ideias sobre materiais ultra resistentes que poderão ser usadas em carros, caminhões, aviões e em várias outras aplicações.

Uma série de potenciais predadores foram encontrados na mesma região do gastrópode de pé escamoso. Um deles, o caracol do cone, usa um dente parecido com um arpão para tentar penetrar na concha e injetar um veneno paralisante.

Além disso, caranguejos do mar costumam agarrar os gastrópodes com as garras e tentar perfurar suas conchas ou espremê-los, às vezes por dias, até que as conchas dos moluscos se quebrem.

Dureza e rigidez

Para testar as propriedades da concha, os pesquisadores realizaram experimentos que simularam ataques genéricos de predadores, utilizando modelos de computador e testes de perfuração.

Os testes de perfuração consistiram em atingir a superfície das conchas com a ponta afiada de uma sonda, medindo a dureza da casca e sua rigidez.

Os testes levaram à conclusão de que "cada camada do exoesqueleto do molusco é responsável por funções distintas e por papéis multifuncionais na proteção mecânica," escrevem Ortiz e seus colegas no artigo.

O teste revela que o escudo é "vantajoso para a resistência à penetração, dissipação de energia, redução de fraturas e interrupção de trincas e resistência a cargas de flexão e tração."

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