Întrebarea i-a captivat pe cei interesați de crearea de noi materiale care imită materialele biologice. Rezultatele sunt publicate în revista Science.
Bic ascuțit al calmarului Humboldt este unul dintre cele mai dure și mai rigide materiale organice cunoscute. Inginerii, biologii și oamenii de știință marini de la Universitatea din California, Santa Barbara, și-au unit forțele pentru a descoperi cum poate calmarul moale și gelatinos să-și acționeze ciocul asemănător unui cuțit fără să se rupă în bucăți.
UC Santa Barbara este o Mecca pentru acest tip de studiu interdisciplinar și atrage oameni de știință și ingineri din întreaga lume pentru a se confrunta cu întrebări care traversează o gamă largă de discipline științifice și inginerești.
Cheia ciocului calmarului se află în gradațiile de rigiditate. Vârful este extrem de rigid, însă baza este de 100 de ori mai flexibilă, ceea ce îi permite să se îmbine cu țesutul înconjurător. Totuși, acest lucru funcționează doar atunci când baza ciocului este umedă. După ce se usucă, baza devine la fel de rigidă ca și vârful ciocului deja desecat.
Calmarii Humboldt, sau Dosidicus gigas, au o lățime de aproximativ un metru și jumătate și pot răni un pește cu o singură mișcare rapidă. Potrivit articolului, … „un cioc de calmar poate secționa măduva nervoasă pentru a paraliza prada pentru ca mai târziu să mănânce pe îndelete.”
„Calmarii pot fi agresivi, capricioși, brusc răi și sunt mereu înfometați”, a declarat Herb Waite, coautor și profesor de biologie la UC Santa Barbara. „Nu ați vrea să vă scufundați lângă unul. O duzină dintre ele te-ar putea mânca sau te-ar putea răni foarte mult”. Creaturile sunt foarte rapide și înoată cu ajutorul propulsiei cu jet.
În afară de oameni, principalul prădător al calmarului este cașalotul, iar aceste animale prezintă frecvent cicatricile luptei, cu pielea marcată de ventuzele ascuțite ale calmarului. Waite a remarcat că mușchiul de calmar este disponibil în sandvișurile făcute la nivel local, adesea numite „sandvișuri cu friptură de calamar.”
Waite consideră că ciocul de calmar este convingător și l-a interesat pe cercetătorul postdoctoral și primul autor Ali Miserez să se alăture studiului. Miserez este afiliat la Departamentul de Materiale al UCSB, la Departamentul de Biologie Moleculară, Celulară și a Dezvoltării (MCDB) și la Institutul de Științe Marine.
„Am fost întotdeauna sceptic cu privire la faptul că există vreun avantaj real al materialelor „gradate funcțional”, dar ciocul de calmar m-a transformat într-un credincios”, a declarat co-autorul Frank Zok, profesor și președinte asociat al Departamentului de Materiale de la UC Santa Barbara.
„Aici aveți o „unealtă de tăiere” care este extrem de dură și rigidă la vârf și este atașată la un material —- masa bucală musculară —- care are consistența gelatinei”, a spus Zok.
„Vă puteți imagina problemele pe care le-ați întâmpina dacă ați atașa o lamă de cuțit la un bloc de gelatină și ați încerca să folosiți acea lamă pentru tăiere. Lama ar tăia prin Jell-o cel puțin la fel de mult ca și obiectul vizat. În cazul ciocului de calmar, natura rezolvă problema prin schimbarea progresivă a compoziției ciocului, mai degrabă decât bruscă, astfel încât vârful acestuia să poată străpunge prada fără a afecta calmarul în acest proces. Este un design cu adevărat fascinant!”
Zok a explicat că majoritatea structurilor inginerești sunt realizate din combinații de materiale foarte diferite, cum ar fi ceramica, metalele și materialele plastice. Pentru a le îmbina între ele este nevoie fie de un fel de fixare mecanică, cum ar fi un nit, o piuliță și un șurub, fie de un adeziv, cum ar fi epoxi. Dar aceste abordări au limitări.
„Dacă am putea reproduce gradienții de proprietăți pe care îi găsim în ciocul de calmar, s-ar deschide noi posibilități de îmbinare a materialelor”, a explicat Zok. „De exemplu, dacă ați grada un adeziv pentru ca proprietățile sale să se potrivească cu cele ale unui material pe o parte și ale celuilalt material pe cealaltă parte, ați putea, potențial, să formați o legătură mult mai robustă”, a spus el. „Acest lucru ar putea revoluționa cu adevărat modul în care inginerii se gândesc la atașarea materialelor între ele.”
Potrivit lui Waite, cercetătorii au fost ajutați de faptul că calamarii par să se deplaseze spre nord din zonele în care au fost concentrați în mod tradițional, de exemplu apele adânci din largul coastei Acapulco, Mexic. Cu toate acestea, recent, calmarii Humboldt au fost găsiți în număr mare în apele din sudul Californiei. Zeci de calmari morți au eșuat recent pe plajele campusului, oferindu-le cercetătorilor mai multe ciocuri de studiat.
Ceilalți doi coautori ai articolului din Science sunt de la UCSB. Aceștia sunt Todd Schneberk, afiliat la cercetarea materialelor și la MCDB, și Chengjun Sun, afiliat la MCDB și la Institutul de Științe Marine.
.