Pesquisa inédita revela detalhes sobre a estrutura surpreendente da teia de aranha

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A natureza tem muito a nos ensinar sobre engenharia e arquitetura.

E quando se trata de insetos, como as abelhas e as formigas, ou mesmo aracnídeos, como as aranhas, as estruturas feitas para caçar, se esconder e sobreviver desses pequenos seres sempre foi sinônimo de força e resistência.

A teia de aranha, por exemplo, é um dos materiais mais versáteis do planeta.

As aranhas sobreviveram e prosperaram por milhões de anos, o que as tornou um sucesso do ponto de vista evolutivo.

Por isso, aprender como as aranhas usam suas sedas e teias para se adaptar às pressões ambientais fascinou muitos campos de pesquisa, como biomedicina, biologia e engenharia.

A fibra natural de uma teia de aranha é feita de proteínas, e, embora já se saiba das propriedades úteis de alta resistência à tração e extensibilidade, uma pesquisa inédita descobriu novos fatos incríveis sobre essa estrutura.

O novo estudo científico, publicado na revista científica PNAS, é intitulado “Construção e mecânica de teia de aranha tridimensional in-situ”.

Nele, os pesquisadores utilizaram algoritmos computacionais complexos para estudar não apenas teias de aranha já concluídas, mas aquelas ainda em construção.

O modelo de computador e as simulações permitiram que os cientistas estudassem a teia de aranha em tempo real e sem destruí-la, durante sua fabricação pela aranha.

Novas descobertas, modelo 3D e protótipo

O laboratório descobriu que a teia não é estática, mas ela se transforma ao longo do tempo. Ou seja, depois de criar a base inicial, a aranha continua a fazer mudanças: adicionando, reforçando e reparando a estrutura. À medida que a teia cresce em densidade, com os reparos e reforços da aranha, ela se torna mais forte e resistente.

Além disso, o estudo mostra que há uma grande quantidade de estrutura interna na seda da aranha, como malhas, túneis, regiões menos organizadas. Do ponto de vista da ciência dos materiais, a descoberta e o estudo dessa estrutura interna da teia podem gerar novos modelos de materiais mais resistentes e adaptáveis.

De forma inédita, a pesquisa ainda desenvolveu métodos não apenas para modelar as teias de aranha, mas também criou uma impressão 3D do modelo desenvolvido, uma “teia artificial”, semelhante à forma como uma aranha tece a seda na natureza.

7 dias de construção da teia, modelo 3D e densidade aumentando com o tempo. Fonte: PNAS/Su e colaboradores, 2021.
Modelo 3D e protótipo impresso. Fonte: PNAS/Su e colaboradores, 2021.

As teias de aranha, portanto, são materiais incrivelmente vivos, ajustáveis, mutáveis ​​e responsivos, graças à capacidade da aranha de alterar a teia ao longo do tempo.

Esta é uma direção futura para o design de materiais, pois os engenheiros agora estão tentando gerar materiais que sejam mais vivos do que estáticos para servir a propósitos múltiplos e variados, permitindo um ciclo de vida sustentável que facilite principalmente a reutilização.

Fontes:

Ventura, A. Considering the spiderweb: After nearly a decade, an interdisciplinary collaboration to model a 3D spider web leads to many surprising results. MIT. 10, agosto, 2021.

Su e colaboradores. In situ three-dimensional spider web construction and mechanics. PNAS. Junho, 2021.

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