Pierre
Les coléoptères diaboliques cuirassés de fer sont presque incassables – vous pouvez les frapper, les piétiner ou les écraser avec une voiture, et ils s’enfuiront sans être écrasés.
Maintenant, les scientifiques savent pourquoi les enveloppes extérieures de ces coléoptères, appelées élytres, sont si résistantes – elles sont constituées d’une série de pièces de puzzle s’emboîtant en douceur; la géométrie et la structure interne de cette conception de «scie sauteuse» augmentent la résistance de l’armure du scarabée.
Coléoptères Ironclad (Phloeodes diabolicus) mesurent environ 0,6 à 1 pouce (15 à 25 millimètres) de longueur et se trouvent dans les habitats boisés de l’ouest de l’Amérique du Nord, où ils vivent sous l’écorce des arbres. Bien que leurs ancêtres puissent voler, les coléoptères cuirassés ont perdu leurs capacités de vol il y a longtemps, et leurs élytres sont fusionnés, formant un bouclier résistant à l’écrasement.
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Les entomologistes ne connaissent que trop bien la dureté de ces barrières. Les efforts visant à épingler des spécimens de coléoptères cuirassés pour le montage, l’affichage et le stockage se terminent souvent par un insecte non percé et un tas de broches en acier pliées, ont écrit des scientifiques dans leur nouvelle étude, publiée en ligne aujourd’hui (21 octobre) dans la revue Nature.
Les chercheurs ont effectué des tests de compression sur les coléoptères pour voir à quel point ces boucliers pouvaient résister avant de se fissurer. Ils ont découvert que les coléoptères «de fer» pouvaient résister à des forces continues jusqu’à 149 newtons, ou 33 livres. (15 kilogrammes). Selon l’étude, cela représentait environ 39 000 fois le poids corporel des coléoptères et plus de deux fois plus de force que les autres espèces de coléoptères terrestres.
Jigsaw rejoint
L’analyse microscopique des coupes transversales d’exosquelette a montré des structures de support latérales qui rendaient certaines parties des élytres plus rigides que d’autres, pour répartir le poids uniformément sur le dos du coléoptère et protéger ses organes. Et un renfort supplémentaire est venu de la couture où les élytres ont fusionné.
Dans les parents volants du scarabée en cuir, les élytres s’encochent ensemble dans « une conception à rainure et languette », leur permettant d’ouvrir, de fermer et de libérer en douceur les ailes inférieures pour le vol, ont rapporté les chercheurs. Mais chez les coléoptères cuirassés, les élytres fusionnés s’emboîtent comme des pièces dans un puzzle sur toute la longueur de l’abdomen de l’insecte. Les parties saillantes de ces pièces imbriquées, appelées lames, répartissent également les contraintes sur l’exosquelette, l’empêchant de se fissurer.
Lorsque les chercheurs ont imprimé des échantillons en 3D pour tester la résistance des connexions de la scie sauteuse, ils ont découvert que les sutures à cinq lames étaient les plus rigides et pouvaient supporter des charges plus lourdes. Les scientifiques ont également détecté des microstructures en couches dans des sections transversales des lames qui détournaient davantage les contraintes des parties les plus vulnérables, protégeant les «cols» étroits des pièces de puzzle imbriquées des fractures et provoquant en fait les pièces à se verrouiller plus solidement.
Révéler l’architecture biologique qui rend les exosquelettes de scarabées de fer presque inviolables pourrait aider les ingénieurs à concevoir des structures plus résistantes aux chocs, et les chercheurs ont mis cela à l’épreuve avec leurs propres conceptions imprimées en 3D.
« Nous démontrons cela en créant des sutures imbriquées à partir de composites biomimétiques qui montrent une augmentation considérable de la ténacité par rapport à un joint d’ingénierie fréquemment utilisé », ont écrit les scientifiques dans l’étude.
Publié à l’origine sur 45Secondes.fr.
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