El Centro de Investigación de Materiales Estructurales del NIMS y el Centro de Investigación de la Fundación Okinawa Churashima determinaron conjuntamente la microestructura y la composición química de los exoesqueletos extremadamente resistentes de las pinzas de cangrejo de coco, que son capaces de generar una fuerza de pellizco más fuerte que las de cualquier otro crustáceo. También lograron crear imágenes tridimensionales de las complejas estructuras de tejido exoesquelético de las garras.

El cangrejo de los cocoteros, un cangrejo ermitaño que ha evolucionado para abandonar su comportamiento portador de conchas, es uno de los crustáceos terrestres más grandes. Sus poblaciones han disminuido gravemente a nivel mundial, y en japón, habitan solo las áreas que rodean la prefectura de Okinawa. Durante el curso de su evolución, el cangrejo de coco desarrolló un exoesqueleto parecido a una armadura para protegerse de los enemigos naturales y perdió la capacidad de encajar en conchas marinas vacías. Aunque algunas regiones de Okinawa comen tradicionalmente cangrejos de coco, se sabe que tienen exoesqueletos mucho más duros que otros crustáceos comestibles, como el cangrejo opilio (Chionoecetes opilio) y el cangrejo real rojo (Paralithodes camtschaticus). El cangrejo de los cocoteros apareció como una criatura peligrosa en "72 animales peligrosos:Asia, "una serie de documentales sobre la naturaleza distribuida por Netflix. El cangrejo tiene una fuerza de pellizco que iguala o supera 90 veces su peso corporal, uno de los valores más altos registrados entre los organismos vivos. Además, la fuerza de pellizco de un cangrejo de coco de 4 kg completamente desarrollado es de aproximadamente 360 ​​kg, que es equivalente a la fuerza de morder de un león. Era desconocido sin embargo, cómo el exoesqueleto de una pinza de cangrejo de coco puede ser liviano y capaz de soportar una fuerza tan fuerte sin romperse.

Para encontrar una respuesta a esta pregunta, este equipo de investigación investigó los tejidos exoesqueléticos y las microestructuras de las garras de los cangrejos de coco que pesan aproximadamente 1 kg, midió la composición y dureza del exoesqueleto a diferentes profundidades y creó imágenes en 3D del complejo, estructuras laminadas microscópicas (es decir, estructuras retorcidas parecidas a madera contrachapada) dentro del exoesqueleto. Los principales resultados son los siguientes:

• La superficie exterior de la garra es tan dura como el acero.
• El delgado, duro, La capa exterior calcificada se compone de pilas de aproximadamente 100 placas microscópicas con orientaciones horizontales que se tuercen gradualmente. Esta estructura hace que la capa exterior dura sea resistente al colapso incluso cuando algunas de las placas están dañadas.
• La capa interna porosa del exoesqueleto es más suave que la capa externa y es capaz de absorber la fuerza externa. protegiendo la garra del daño.
• Las imágenes en 3D de estas estructuras a diferentes profundidades dentro del exoesqueleto se crearon por primera vez utilizando microscopios de última generación y técnicas diseñadas para la ingeniería de materiales.

Se ha realizado un gran esfuerzo para desarrollar materiales estructurales que sean a la vez ligeros y resistentes. Comprender la estructura exoesquelética de las pinzas de cangrejo de coco, que son livianas y capaces de resistir la fuerza de pellizco más fuerte entre los crustáceos, puede proporcionar información útil sobre el desarrollo de estos materiales. Dichos materiales pueden potencialmente usarse en vehículos (p. Ej., componentes de automóviles y aviones), reducir las emisiones de dióxido de carbono. Además, estos materiales pueden ser aplicables al desarrollo de pequeños dispositivos médicos, como fuerte Pinzas de pequeño diámetro con una fuerza de agarre muy fuerte.

Esta investigación fue publicada en Materiales y Diseño , una revista de acceso abierto, el 28 de abril 2021.