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Os bicos de Toucan são modelos da força de pouco peso dizem o coordenador de UCSD
Universidade de Califórnia na liberação do San Diego
Novembro 30, 2005


Como um menino que cresce acima em Brasil 40 anos há, o Marc A. Meyers maravilhou-se no toughness de pouco peso dos bicos toucan que encontrou ocasionalmente no assoalho da floresta. Agora os materiais cientista e professor da engenharia mecânica e aeroespacial na escola de Jacobs de UCSD da engenharia, em fabricantes ditos Meyers dos aviões e em automóveis podem beneficiar-se da primeira - análise sempre detalhada da engenharia dos bicos toucan conduzidos em seu laboratório.

"Nosso computador que modela mostras que o bico optimized a um grau surpreendente para a elevação - força e peso muito pequeno," disse Meyers. "É quase como se o toucan tem um conhecimento profundo da engenharia mecânica."

Em um papel a ser publicado dezembro 1 no Acta Materialia, Meyers e os estudantes graduados Yasuaki Seki e Matthew S. Schneider relataram que o segredo à força de pouco peso do bico toucan é um bio-composto incomun. O interior do bico é "espuma rígida" feita de fibras ósseas e cilindro-como as membranas imprensadas entre camadas exteriores de keratin, a proteína que compõe as unhas, o cabelo, e o chifre. Apenas porque os barbs gancho-dados forma em cockleburs inspiraram o desenvolvimento do Velcro, Meyers disse que o bio-composto avian poderia inspirar o projeto do avião da ultra-luz e componentes do veículo com synthetic espuma feito com metais e polímeros.

"A surpresa grande era nosso encontrar que a estrutura do sanduíche do bico se comporta também como um sistema do impacto-absorption da energia elevada," disse Meyers. Os "painéis que imitam os bicos toucan podem oferecer a proteção melhor aos motoristas envolvidos nos ruídos elétricos."

Toucans é residentes altamente sociais, ruidosos dos rainforests no Amazon, embora os pássaros vivam como distante para o norte como México. Usam seus bicos extremamente grandes e frequentemente brilhantemente coloridos para uma variedade das finalidades, de recolher a fruta das pontas de filiais da árvore, a defender-se.


Os cientistas dos materiais de UCSD descobriram que a força de pouco peso do bico de Toco o Toucan é devido a uma matriz de fibras ósseas e cilindro-como as membranas imprensadas entre uma camada exterior de keratin, a proteína que compõe as unhas, o cabelo, e o chifre. Cortesia das imagens de UCSD.
Os bicos do pássaro são tipicamente um ou outro curtos e densamente ou longo e fino. A equipe de Meyers decidiu-se prospect para um material da novela nos bicos toucan porque são longos e densamente. Jardins Emerald do pássaro da floresta, um reprodutor de Califórnia de pássaros exotic, desde que bicos dos toucans que tinham morrido das causas naturais à equipe de Meyers. Analisaram a densidade, a rigidez, a dureza, e a resposta dos bicos à compressão e a esticar. Examinaram também os bicos com um microscópio de elétron da exploração.

O interior do bico é uma matriz altamente organizada de fibras cancellous duras do osso que olhe como se foi mergulhada em uma solução ensaboada e secada, gerando cilindro-como as membranas que interconectam as fibras. O resultado é uma "espuma contínua" de pilhas herméticas que dê ao bico a rigidez adicional.

"O bico é na maior parte ar," disse Meyers. "Quando a peça interna do osso humano contiver também o osso cancellous, nós não temos as interconexões da espuma, que produzem uma estrutura muito mais forte com peso adicional muito pequeno."


A superfície do bico toucan é feita das camadas de keratin "telha" que são coladas junto.

O interior o do bico toucan é uma "espuma" feita de fibras ósseas e cilindro-como as membranas.

O bico tem uma região oca em uma região interior onde os stresses mecânicos sejam insignificantes.
Como uma casa coberta por um telhado shingled, a espuma é coberta com as telhas sobrepondo do keratin, a cada uma aproximadamente 50 micrômetros no diâmetro e o 1 micrômetro grosso, que são colados junto para produzir folhas.

O estudo no Acta Materialia anotou também uma região oca que estende sobre a metade do comprimento dos bicos superiores e mais baixos. "Quando nós fizemos os cálculos, nós descobrimos que há somente uns stresses mecânicos muito insignificantes no centro do bico na posição das áreas ocas," dissemos Meyers. "Isto é porque eu digo jokingly a meus estudantes que os toucans têm um conhecimento profundo dos mecânicos. Não se incomodam adicionar a sustentação estrutural em uma peça do bico que não a necessita realmente."





Esta história é derivada de uma universidade de Califórnia na liberação da notícia do San Diego. Esta versão original aparece em coordenadores descobre porque os bicos de Toucan são modelos da força de pouco peso.


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