Puede que hayas visto a un niño jugar con una pluma, o puede que hayas jugado con uno tú mismo:Pasar una mano por las púas de una pluma y ver cómo la pluma se desabrocha y se cierra, pareciendo recuperarse milagrosamente.

Ese mecanismo de cierre "mágico" podría proporcionar un modelo para nuevos adhesivos y nuevos materiales aeroespaciales, según ingenieros de la Universidad de California en San Diego. Detallan sus hallazgos en la edición del 16 de enero de Avances de la ciencia en un artículo titulado "Escalado de alas y plumas de aves para un vuelo eficiente".

Investigadora Tarah Sullivan, quien obtuvo un Ph.D. en ciencia de materiales de la Escuela de Ingeniería Jacobs en UC San Diego, es el primero en aproximadamente dos décadas que analiza en detalle la estructura general de las plumas de las aves (sin centrarse en una especie específica). Ella imprimió estructuras en 3D que imitan las paletas de las plumas, púas y púas para comprender mejor sus propiedades, por ejemplo, cómo la parte inferior de una pluma puede capturar aire para levantarlo, mientras que la parte superior de la pluma puede bloquear el aire cuando la gravedad necesita hacerse cargo.

Sullivan descubrió que las bárbulas, las más pequeñas, estructuras en forma de gancho que conectan las púas de las plumas:están espaciadas entre 8 y 16 micrómetros entre sí en todas las aves, desde el colibrí hasta el cóndor. Esto sugiere que el espaciamiento es una propiedad importante para el vuelo.

"La primera vez que vi bárbulas de plumas bajo el microscopio me asombró su diseño:intrincado, hermoso y funcional, ", dijo." A medida que estudiamos las plumas de muchas especies, fue sorprendente descubrir que, a pesar de las enormes diferencias de tamaño de las aves, el espaciamiento de las bárbulas era constante ".

Sullivan cree que estudiar más la estructura de paletas-púas-púas podría conducir al desarrollo de nuevos materiales para aplicaciones aeroespaciales, ya los nuevos adhesivos, piense en Velcro y sus púas. Ella construyó prototipos para demostrar su punto, que discutirá en un documento de seguimiento. "Creemos que estas estructuras podrían servir de inspiración para un adhesivo unidireccional entrelazado o un material con permeabilidad adaptada direccionalmente, " ella dijo.

Sullivan, quien forma parte del grupo de investigación de Marc Meyers, profesor en los Departamentos de Nanoingeniería e Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de UC San Diego, también estudió los huesos que se encuentran en las alas de los pájaros. Como muchos de sus predecesores, descubrió que el húmero, el hueso largo del ala, es más grande de lo esperado. Pero fue un paso más allá:usando ecuaciones mecánicas, ella pudo demostrar por qué es así. Descubrió que debido a que la fuerza de los huesos de las aves es limitada, no puede escalar proporcionalmente con el peso del ave. En cambio, necesita crecer más rápido y ser más grande para ser lo suficientemente fuerte como para resistir las fuerzas a las que está sujeto en vuelo. T

Esto se conoce como alometría:el crecimiento de ciertas partes del cuerpo a ritmos diferentes que el cuerpo en su conjunto. El cerebro humano es alométrico:en los niños, crece mucho más rápido que el resto del cuerpo. Por el contrario, el corazón humano crece proporcionalmente al resto del cuerpo; los investigadores lo llaman isometría.

"Profesor Eduard Arzt, nuestro coautor de la Universidad de Saarland en Alemania, es un piloto aficionado y quedó fascinado con el problema del "ala de pájaro". Juntos, comenzamos a hacer análisis alométricos en ellos y el resultado es fascinante, ", dijo Meyers. Esto muestra que la sinergia de científicos de diferentes orígenes puede producir una nueva comprensión maravillosa".