Un equipo de investigadores revela en un artículo publicado en 'Science' por qué la cola del caballito de mar es cuadrada, lo que podría dar lugar a mejores robots y dispositivos médicos.
Según su investigación, una cola cuadrada formada por segmentos superpuestos es una armadura mejor que una cola cilíndrica, además de que su agarre es más fuerte.
"Casi todas las colas de los animales tienen secciones transversales circulares u ovales, pero no es así en el caballito de mar", explica Michael Porter, profesor asistente de Ingeniería Mecánica en la Universidad de Clemson, en Carolina del Sur, Estados Unidos, e investigador principal del estudio. "Hemos visto que las colas en forma de cuadrado son mejores cuando se necesitan para agarrarse y como coraza", añade.
Además, las placas cuadradas hacen que cola del caballito de mar sea más rígida, más fuerte y más resistente a la tensión al mismo tiempo. Por lo general, el fortalecimiento de cualquiera de estas características debilitaría al menos una de las otras, según Porter.
Los investigadores de este trabajo encontraron que las placas cuadradas se mueven con sólo un punto de libertad cuando se aplastan: se deslizan. Por el contrario, las placas circulares tienen dos puntos de movimiento: se deslizan y giran. Como resultado, las placas cuadradas absorben mucha más energía antes de que comience el fallo permanente.
Para llegar a sus conclusiones, los investigadores utilizaron una amplia gama de técnicas, incluyendo impresión en 3D de un modelo simplificado de la cola del caballito de mar, que luego doblaron, torcieron, comprimieron y aplastaron. También imprimieron en 3D y realizaron experimentos similares en un modelo de cola hecha de segmentos circulares superpuestos que diseñaron y que no se encuentran en la naturaleza.
"Las nuevas tecnologías, como la impresión 3D, permite imitar diseños biológicos, por lo que también construimos modelos hipotéticos de diseños que no se encuentra en la naturaleza --relata Porter--. Podemos probar unos frente a otros para encontrar inspiración para nuevas aplicaciones de ingeniería y también explicar por qué los sistemas biológicos pueden haber evolucionado".
El estudio de 'Science' se basa en trabajos que Porter comenzó en la Universidad de California San Diego, Estados Unidos, en colaboración con Dominique Adriaens, profesor de Biología Evolutiva en la Universidad de Gante, Bélgica, y los profesores de Ciencia de los Materiales e Ingeniería de la Universidad de California, Estados Unidos, Joanna McKittrick y Marc Meyers.
"Michael decidió utilizar la ingeniería y la tecnología para explicar las características biológicas", señala McKittrick, que fue coasesor de Porter y es coautor del artículo. Se puede simplificar la naturaleza y estudiarla en el laboratorio, agrega Meyers, también coautor y coasesor de Porter. "Entonces, se puede construir nuevas estructuras y dispositivos bioinspirados".
El equipo de investigación de Porter en Clemson está aplicando este método para desarrollar nuevas estructuras y sistemas robóticos que imiten una variedad de otros sistemas naturales e hipotéticos, lo que permitirá traducir su investigación en todas las disciplinas: desde la biología como una fuente de inspiración para la ingeniería y desde la ingeniería como una herramienta para la exploración de la biología.
