A través de su historia, los seres humanos hemos desarrollado mecanismos y soluciones para adaptarnos al entorno en el que vivimos. Algunos de ellos se inspiran en la misma naturaleza para resolver problemas que enfrentamos. Así, el biomimetismo es un campo interdisciplinario en el que físicos, matemáticos, biólogos e ingenieros estudian, diseñan y replican formas y funciones de los organismos vivos: desde robots que pueden desplazarse como lagartos hasta pinturas con nanoestructuras que imitan la piel del tiburón. Aunque surgió en la antigüedad, con precursores como Leonardo da Vinci, quien estudió el vuelo de las aves para aplicarlo en sus inventos, fue hasta la década de los noventa que se consolidó como una disciplina moderna.
Uno de los grandes desafíos que presenta el biomimetismo ocurre en la materia granular, un medio abundante y complejo. Por ejemplo, la arena seca exhibe diferentes comportamientos que dependen de la energía que recibe. Cuando caminamos sobre ella, los granitos de arena sostienen nuestro peso como si fueran un cuerpo sólido; pero, si colocamos arena en un recipiente y la vertemos, fluye como un líquido. Más aún, si el viento la golpea con fuerza, se dispersa como un gas.
El lagarto de arena es un animal que habita en los desiertos del norte de África y de Medio Oriente. Sus características físicas lo hacen destacar en el contexto del biomimetismo. Para regular su temperatura corporal, tiene la habilidad de sumergirse y “nadar” bajo la arena seca con una agilidad impresionante. Posee escamas lisas y circulares, con un recubrimiento de queratina, que le permite reducir las fuerzas atractivas, evitando que los granos de arena se adhieran a su cuerpo y así disminuir la fricción.
Esta adaptación le permite replegar las patas traseras completamente al cuerpo, sumergirse y realizar movimientos en forma de “S”, con una frecuencia de tres oscilaciones por segundo. El movimiento ondulatorio y rápido disminuye localmente la compactación de la arena, haciendo que los granos fluyan como un líquido. Así, cada vez que realiza una oscilación, los granos se desplazan y se compactan detrás de cada onda, permitiendo que se impulse nuevamente para la siguiente oscilación. Este movimiento mecánico le permite avanzar la mitad de una longitud de onda por cada oscilación. El estudio de este mecanismo se ha replicado en proyectos de exploración espacial, como el Valles Marineris, desarrollado en la Universidad de Würzburg.
Originalmente, las ruedas de los robots exploradores eran pesadas y estrechas, lo que hacía que se atascaran mientras avanzaban en las dunas. El movimiento del lagarto de arena motivó a que los ingenieros aumentaran el ancho de las llantas, redujeran su masa y disminuyeran notablemente la presión del neumático sobre el suelo arenoso, además de imitar el movimiento tipo “S” para evitar atascamientos.
También se han diseñado robots serpiente que imitan este movimiento, capaces de “bucear” bajo escombros en zonas de terremotos durante actividades de búsqueda y rescate sin provocar deslaves secundarios.
Por consiguiente, el biomimetismo hace que la ciencia no solo comprenda mejor las leyes de la naturaleza, sino que encuentre en ella la inspiración para diseñar rovers de exploración espacial y robots de búsqueda y rescate.
