A natureza tem um jeito de envergonhar nossa melhor tecnologia. Há décadas, os cientistas vêm tentando fabricar o melhor absorvedor de som – um material cuidadosamente projetado que pode gerenciar ondas acústicas para movimentos furtivos ou simples paz e silêncio.
Acontece que, no entanto, essa querida “metaestrutura” pode já existir no mundo natural e está escondida nas asas esvoaçantes de algumas mariposas sem orelhas.
As escalas em forma de remo que modelam as asas de algumas mariposas são tão eficientes na absorção de som que um novo estudo afirma que elas podem ser classificadas como um metamaterial de ocorrência natural. Estrutural e conceitualmente, dizem os autores, eles têm os mesmos atributos essenciais.
Metamateriais normalmente se referem a estruturas que projetamos e que não podem ser encontradas na natureza. Embora de vez em quando fiquemos surpresos ao descobrir estruturas biológicas nas quais gostaríamos de ter pensado primeiro, então inclua-as como metamateriais honorários.
Essa é uma descoberta empolgante, considerando o quão raros esses ‘metameteriais’ são na natureza. Embora existam alguns exemplos notáveis identificados até agora – a seda dos bichos da seda, a iridescência das borboletas – esta é a primeira metaestrutura acústica já descoberta no mundo real.
Segundo os pesquisadores, é “diferente de tudo que se pensa até hoje”.
Modelando a estrutura natural das asas de duas espécies de mariposas sem orelhas e duas espécies de borboleta, os pesquisadores mostraram que a forma como as escamas das mariposas são espaçadas e dimensionadas com exclusividade, dando a elas um revestimento furtivo cem vezes mais fino do que os comprimentos de onda mais longos que pode absorver.
Isso permite que os insetos permaneçam leves e no ar, enquanto também fornece camuflagem acústica de morcegos ecolocalizadores – uma conquista que os engenheiros aspiram há anos
“Nosso estudo demonstra que implementações funcionais disso existiam na natureza muito antes da ciência moderna”, concluem os autores.
“Compreender essas estruturas e mecanismos oferece a possibilidade futura de desenvolver materiais e dispositivos de controle de ruído mais finos e leves.”
Com toda a probabilidade, esse metamaterial natural foi esculpido por milhões de anos de evolução, então os cientistas não deveriam levar isso muito a sério.
Sem um meio de ouvir os chamados de alta frequência que muitos morcegos usam para localizar suas presas no escuro, as espécies de mariposas sem orelhas que ainda se aventuram à noite precisam de meios para evitar se tornarem jantar
Sob essas formas únicas de pressão, esses insetos desenvolveram uma cobertura única de escamas furtivas, não apenas no tórax peludo e nas juntas das asas – como pesquisas anteriores mostraram – mas também nas próprias asas das mariposas.
As escalas das asas, no entanto, são muito mais impressionantes. Embora o corpo das mariposas sem orelhas pareça estar revestido por um escudo de absorção de som de 1,5 mm, esse nível de espessura pesaria demais as asas das mariposas.
Sob um microscópio eletrônico, os pesquisadores agora mostraram que as escamas nas asas das mariposas criam um revestimento macio com menos de 0,3 mm de espessura. Para referência, as ondas sonoras que os morcegos usam para ecolocalização são de aproximadamente 17 mm.
Usando a tomografia de ultrassom, os pesquisadores testaram como as asas de duas espécies de mariposas sem orelhas capturavam o som em comparação com as asas de duas espécies de borboletas.
Medindo o efeito nas asas com e sem escamas, a equipe descobriu que as asas de uma borboleta, que não evoluíram sob a pressão dos morcegos, não mostraram propriedades de absorção de som. Por outro lado, as asas das mariposas têm um tapete macio de escamas moldadas e padronizadas de uma maneira que é ajustada para cada frequência de chamada do morcego.
Essas escalas foram capazes de reduzir os ecos ultrassônicos e amortecer o som mesmo nas frequências mais baixas testadas.
“Essa absorção de banda larga é muito difícil de conseguir nas estruturas ultrafinas das asas das mariposas, o que a torna tão notável”, explica o especialista em ecologia sensorial Marc Holderied, da Universidade de Bristol.
Outros absorvedores porosos que alcançam esse nível de absorção são muito mais espessos e tendem a absorver som apenas em uma faixa de frequência estreita.
A equipe espera que a descoberta nos ajude a projetar dispositivos de cancelamento de ruído de banda larga mais eficientes e leves.
“A promessa é de um absorvedor de som muito mais fino para nossas casas e escritórios, estaríamos chegando perto de um ‘papel de parede’ absorvedor de som muito mais versátil e aceitável do que painéis absorventes volumosos”, diz Holderied.
Tudo isso vindo de uma mariposa.
Publicado em 28/11/2020 21h18
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