Poder adhesivo de la naturaleza
El tema de cómo algunos animales son capaces de “pegarse” literalmente casi a cualquier superficie y con cualquier orientación que ésta tenga, ya lo había tratado en un artículo anterior, titulado “¿Podremos un día pasear por el techo?”, dónde veíamos la familia de los Gecónidos, que tienen por parientes más conocidos a las lagartijas, salamandras, salamanquesas, etc., que compiten con Spiderman por su capacidad de trepar, pegarse y sustentarse sobre cualquier tipo de superficies, horizontales o inclinadas, e incluso por techos; en resumen, sobre cualquier superficie con cualquier orientación.
Una trepadora extraordinaria es la salamandra, que dispone de diminutas estructuras fibrilares de almohadillas peludas en las patas, aumentando la densidad de los pelos de la superficie con el peso corporal del animal, siendo la salamandra la que tiene la densidad más alta de esos pelos entre todas las especies animales, con lo que consigue asirse, pegarse momentáneamente y durante tanto tiempo como quiera el propio animal, en cualquier superficie por un principio denominado fuerza de Van der Waals.
Se trata de una fuerza atractiva o repulsiva entre moléculas, o partes de una misma molécula, que tiene lugar gracias a la interacción electrostática con otras moléculas.
Aplicando los métodos que establece la biomimética, una vieja ciencia nueva, de enorme interés y posibilidades para el desarrollo humano, se ha construido un robot bautizado como “stickybot“.
También algunos insectos como el escarabajo (A) del que vemos un primer plano de su tarso en (B), con un potente sistema adhesivo basado en sus filamentos vellosos. Inspirándose en la adherencia de las patas de algunos insectos la industria ha diseñado un modelo similar, muy pegajoso, mucho más eficaz que las cintas adhesivas planas usadas hasta ahora. El nuevo pegamento, libre de adhesivo, puede ceñirse mejor a las superficies polvorientas, se pueden lavar con agua y jabón, y puede ser reutilizado varias veces.
Tras estudios experimentales sobre más de 300 especies de insectos diferentes, se ha desarrollado un material polímero, con la capacidad de efectuar múltiples pegados y despegados, sin perder sus propiedades. La superficie de este material está cubierta con un tipo de microestructuras, que se asemeja a la geometría de pelos “enganchadores” que pueden encontrarse en los insectos. Una cinta con una microestructura de este tipo presenta al menos dos veces mayor agarre (fuerza por unidad de superficie de contacto aparente) en comparación con la cinta de embalar plana, que utilizamos habitualmente.
El pie del mejillón produce un adhesivo epoxi con propiedades que pueden competir con cualquier “super-pegamento” del mercado, superándolos en dureza y flexibilidad. Los adhesivos epoxi son adhesivos reactivos con dos componentes, que fraguan por reacción química ente una resina epoxi y un endurecedor al efectuar la mezcla de los dos componentes. Los adhesivos epoxi se caracterizan por poseer excelente resistencia a los agentes químicos, al calor y a la humedad, además de elevadísimas resistencia a rotura en tracción y cizalla.
Estudiando a fondo estos aspectos de los mejillones, un grupo de biólogos moleculares del INEEL (Idaho National Engineering and Environmental Laboratory) han producido un adhesivo resistente al agua, para su uso en un entorno natural, copiando las propiedades del epoxi del mejillón, que permanece intacto, conservando sus propiedades adhesivas, incluso sumergido en el agua de mar.
Hay rocas en los ríos y playas con animales que se pueden pegar fuertemente a las rocas unas veces y moverse otras, incluso bajo el agua. Las lapas, además de controlar la fijación por succión, fabrican una cola que no es tóxica y es reversible.
Estos animales se han adaptado para poder aferrarse a una roca en medio de fuertes olas, con un pegamento a base de proteínas, en una fracción de segundo cuando es golpeado por esas olas. Luego, cuando conviene a criterio del animal, puede debilitar el vínculo y el uso de la succión para mantenerse o deslizarse a lugares nuevos.
En aguas tranquilas se pueden coger lapas de las rocas con relativa facilidad, pero cuando las olas llegan, o cuando el animal percibe la presencia del que quiere arrancarlas, no se despegan ni con un martillo.
La concha del abulón u oreja de mar es una fuente de misterio, es rocosa y áspera en el exterior, mientras que en el interior es brillante y hermosa. La parte inferior de la concha del abulón rojo es de una cerámica iridiscente, con el doble de dureza que la conseguida con nuestra más alta tecnología. La madreperla, también llamada nácar, está integrada por la alternancia de capas de carbonato de calcio y una proteína, dando lugar a una notable dureza y resistencia.
En la industria se ha imitado la estructura de nácar, utilizando materiales como el aluminio y aleaciones de titanio para crear una lámina de metal de gran dureza, pero la naturaleza sigue guardando parte del secreto. Los “ladrillos” de carbonato de calcio se entrelazan, y esta pared de ladrillo detiene la propagación de grietas, lo que puede tener aplicación en arquitectura.
En general, el ingrediente principal en las conchas de mar es frágil y débil, como la tiza. Pero las criaturas marinas han encontrado una manera de convertir la tiza en una coraza de protección contra enemigos. Las conchas de abulón, son paradigmas de la resistencia de los materiales.
Los abulones (orejas de mar) tienen una concha alargada, de forma ovalada, en una espiral de dos o tres vueltas, la más externa de las cuales les da su característica forma de oreja, de donde les viene el nombre. En la parte superior muestran cuatro a diez orificios a través de los cuales expulsan en caso de peligro el agua contenida en el interior de la concha, consiguiendo de ese modo mayor succión para sujetarse más firmemente a su lugar de anclaje.