Mecânica

Escamas de tubarão serão usadas em drones, aviões e turbinas eólicas

Redação do Site Inovação Tecnológica -  12/03/2018

Os tubarões têm a pele recoberta por uma espécie muito peculiar de escama, os dentículos, feitos com material semelhante ao dos dentes humanos. [Imagem: James Weaver/Havard University]

Dentículos na pele dos tubarões

Materiais sintéticos inspirados na pele dos tubarões prometem melhorar o desempenho aerodinâmico de aviões, turbinas de energia eólica, drones e mesmo dos carros.

Os tubarões e os aviões têm suas semelhanças: Ambos são projetados para se moverem de forma eficiente em fluidos (água e ar), usando a forma de seus corpos para produzir sustentação e diminuir o arrasto. A diferença é que os tubarões têm cerca de 400 milhões de anos de liderança no processo de design.

E, embora pareçam ser lisos e escorregadios, os tubarões têm na verdade a pele recoberta por uma espécie muito peculiar de escama.

"A pele dos tubarões é coberta por milhares e milhares de pequenas escamas, ou dentículos, que variam em forma e tamanho ao redor do corpo. Nós sabemos muito sobre a estrutura desses dentículos - que são muito semelhantes aos dentes humanos - mas sua função tem sido objeto de muito debate," explicou o professor George Laude, da Universidade de Harvard, nos EUA.

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Aerodinâmica biomimética

Embora a maioria dos cientistas destacasse o papel das escamas na pele dos tubarões na redução do arrasto, os pesquisadores August Domel e Mehdi Saadat descobriram que elas são muito mais importantes na geração de sustentação, ajudando a manter o nível vertical do tubarão dentro da água.

Para isso, eles reproduziram os dentículos do tubarão-mako, que é o tubarão mais rápido do mundo, e os colocaram sobre a superfície de uma asa com uma seção aerodinâmica curva - um aerofólio. Isso permite medir os efeitos do material sobre o arrasto e a sustentação.

Depois de testarem 20 configurações diferentes de tamanhos e posicionamento dos dentículos no aerofólio dentro de um tanque de fluxo de água, a equipe concluiu que, além de reduzir o arrasto, as estruturas em forma de dentes aumentam significativamente a sustentação, atuando como geradores de vórtices de alta potência e de perfil baixo - a relação entre elevação e arrasto chegou a 323% em comparação com o aerofólio sem os dentículos.

A equipe agora pretende começar a testar suas escamas de tubarão artificiais em aplicações práticas, a começar pelas pás que movem as turbinas eólicas.

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Bibliografia:

Shark skin-inspired designs that improve aerodynamic performance
August G. Domel, Mehdi Saadat, James C. Weaver, Hossein Haj-Hariri, Katia Bertoldi, George V. Lauder
Journal of the Royal Society Interface
DOI: 10.1098/rsif.2017.0828