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quarta-feira, 18 de fevereiro de 2015

Dente de molusco é material biológico ‘mais resistente’ que existe

Imagem microscópia de dente de molusco (Univ. de Southampton)
Dentes de moluscos possuem fibras finas de alta resistência

Dentes de moluscos parecem ser o material biológico mais forte já testado, e suas estruturas podem ser copiadas para fazer carros, navios e aviões do futuro, segundo uma pesquisa de engenheiros britânicos.

Moluscos têm uma língua de cerdas com pequenos dentes para coletar comida de rochas e levá-la à boca, muitas vezes engolindo partículas rochosas no processo.
Seus dentes são feitos de um composto mineral-proteico, cujos pequenos fragmentos foram testados em laboratório.
Os pesquisadores descobriram que esses dentes são mais fortes do que a seda produzida por aranhas e de resistência quase semelhante aos mais fortes materiais produzidos pelo homem.

"Até agora, pensávamos que a seda de aranha era o material biológico mais forte, por causa de sua superforça e de seu potencial para ser aplicado em tudo, de coletes à prova de balas a materiais eletrônicos, mas descobrimos que o dente de molusco tem uma força potencialmente maior", disse em comunicado o professor Asa Barber, da Escola de Engenharia da Universidade de Portsmouth (Grã-Bretanha), que liderou o estudo.

As descobertas, publicadas pelo periódico Interface, do grupo científico The Royal Society, sugerem que o segredo da força do material é o fato de suas fibras minerais estarem prensadas em uma estrutura muito fina. E essa descoberta pode inspirar melhorias na forma como construímos de carros e aviões a obturações dentárias.

'Fonte de inspiração'

"A biologia é uma grande fonte de inspiração para um engenheiro", prossegue Barber. "Os dentes (de moluscos) são feitos de fibras muito pequenas, aglomeradas de uma forma muito particular - e devíamos estar pensando em formas de fazer nossas próprias estruturas seguirem os mesmos princípios de design."
Essas fibras, formadas por um mineral de óxido de ferro chamado goethita, criam uma base proteica de forma semelhante à que fibras de carbono podem ser usadas para fortalecer materiais plásticos.

Os dentes de molusco têm menos de 1 mm de largura, mas Barber e seus colegas colocaram dez deles em uma forma minúscula para medir sua força tênsil - a quantidade de força que o material consegue suportar antes de quebrar.
E vale lembrar que a parte do meio dessas amostras é mais de cem vezes mais fina do que um fio de cabelo humano.
Os dentes foram analisados por um microscópio de força atômica de forma a dividi-lo até o nível do átomo e para testar sua resistência.

Os cientistas calculam que a força dos dentes era de, em média, cerca de 5 gigapascais (GPa), cinco vezes mais do que a maioria das sedas produzidas por aranhas e força semelhante à pressão usada para transformar carbono em diamante sob a crosta terrestre.
Segundo Barber, isso é um novo recorde de força na biologia. Ele diz que é como se um único fio de espaguete conseguisse segurar 3 mil pacotes de meio quilo de açúcar.

Moluscos 'escavam' rochas ao se alimentar

"As pessoas estão sempre tentando encontrar (algum material) mais forte, mas a seda de aranha vinha sido a vencedora há diversos anos", diz ele à BBC. "Por isso, ficamos muito felizes com o fato de o dente de molusco superá-la."
Em comparação com materiais construídos pelo homem, o dente de molusco é quase tão forte quanto as melhores fibras de carbono.
A principal questão, diz Barber, é que fibras minerais provedoras de força são muito finas, o que evita buracos ou falhas que enfraceriam a estrutura.

E isso pode servir de aprendizado para engenheiros.
"Em geral, quando você faz algo grande, (o material) tende a ter mais falhas, que reduzem a força da estrutura. Se conseguirmos fazer fibras mais finas, talvez não tenhamos que nos esforçar tanto para acabar com essas falhas."
As descobertas impressionaram a professora Anne Neville, da Universidade de Leeds, sobretudo a forma como a força do dente parece ser ampliada por um tamanho específico de fibra.

"O material parece livre de falhas", diz ela.
Biólogos que estudam moluscos se dizem intrigados - mas não surpresos - pela façanha desses seres.
"Os moluscos são as escavadeiras do litoral", diz Steven Hawkins, professor da Universidade de Southampton. "A razão pela qual seus dentes são tão duros é que, ao se alimentar, eles estão escavando a rocha."

Fonte: BBC
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