En onderzoekers onthullen nu hoe dat toch mogelijk is.

In droge gebieden aan de westkust van de Verenigde Staten leeft een opmerkelijke kever. Het gaat om de Nosoderma diabolicus, een kever uit de familie Zopheridae. En hij beschikt over zo’n sterk gepantserd schild, dat ie zelfs geen krimp geeft als er een auto overheen rijdt.

Hoe dan?
De kever heeft menig wetenschapper versteld doen staan. Maar de grote vraag is natuurlijk hoe het kan dat deze tamelijk kleine kever over een reuze sterk schild beschikt. De onderzoekers besloten de Nosoderma diabolicus in het laboratorium verder te onderzoeken en er vervolgens uitgebreide computersimulaties en 3D-modellen op los te laten. En uiteindelijk wisten de onderzoekers op die manier het mysterie van het ijzersterke gepantserde schild van de bijzondere kever te ontrafelen.


Auto
De onderzoekers ontdekten dat de gepantserde kever zo’n 150 Newton (15 kilo) kan opvangen – een belasting van minstens 39.000 keer (!) zijn eigen lichaamsgewicht – voordat hij in tweeën breekt. En dat is heel indrukwekkend. Een autoband oefent een kracht van zo’n 100 Newton (10 kilo) uit wanneer hij op een vuil oppervlak over een kever heen rijdt. Andere kevers die het team testte, konden niet eens de helft van de kracht aan die de wonderbaarlijke Nosoderma diabolicus kan weerstaan.

Puzzelstukjes
Hoe de Nosoderma diabolicus dit voor elkaar krijgt? Vliegende kevers beschikken over dekschilden – ofwel verdikte en verharde voorvleugels die zijn veranderd in schilden – om de onderliggende achtervleugels en het achterlichaam te beschermen. Bovendien kunnen ze dankzij de dekschilden gemakkelijker opstijgen. De Nosoderma diabolicus heeft echter geen vleugels. In plaats daarvan klikken de dekschilden als het ware in elkaar. Deze dekschilden ontmoeten elkaar op een lijn, een hechtdraad genaamd, die over de gehele lengte van de buik loopt. “Dit hechtdraad is eigenlijk een soort legpuzzel,” legt onderzoeker Pablo Zavattieri uit. “Het verbindt de verschillende bladen – de puzzelstukjes – met elkaar.” En dit zorgt ervoor dat de uitgeoefende kracht gelijkmatiger over het lichaam verdeeld wordt, waardoor de kever heel wat zware kilo’s kan opvangen.

Zo werkt het
Deze legpuzzel komt op verschillende manieren van pas, afhankelijk van de hoeveelheid uitgeoefende kracht. Allereerst worden de onderling verbonden bladen ‘vergrendeld’ om te voorkomen dat ze uit het hechtdraad worden getrokken. Daarnaast zijn de bladen heel buigzaam, waardoor ze gemakkelijk omgevormd kunnen worden en de ‘puzzelstukjes’ elkaar ook weer makkelijk los kunnen laten. Hierdoor is de kans dat het geheel breekt, een stuk kleiner. Als ze te veel of juist te weinig in elkaar grijpen, zou het plotseling vrijkomen van energie er wel voor zorgen dat de nek van de kever breekt (bekijk ook de video hieronder).


Materialen
De kever is een grote inspiratiebron voor de ontwikkeling van nieuwe materialen die over dezelfde onbreekbare eigenschappen beschikken. Deze materialen zouden stijf, maar buigzaam zijn, net zoals een paperclip. Hierdoor kunnen machines zoals gasturbines in vliegtuigen veiliger én duurzamer worden, aldus de onderzoekers. Op dit moment worden in gasturbines bijvoorbeeld metalen en composiet met een mechanische sluiting met elkaar verbonden. Deze sluiting voegt gewicht toe en zorgt voor spanning, wat kan leiden tot breuken en corrosie. “Deze bevestigingsmiddelen verminderen uiteindelijk de prestaties van het systeem en moeten zo nu en dan worden vervangen,” zegt onderzoeker Maryam Hosseini. Maar de Nosoderma diabolicus heeft slimme strategieën bedacht om deze beperkingen te omzeilen. “Het hechtdraad van de gepantserde kever is heel robuust en dit zou bestaande problemen kunnen helpen oplossen,” aldus Hosseini.

De onderzoekers bouwden in de studie het hechtdraad van de Nosoderma diabolicus na en voerden er vervolgens experimenten mee uit. Hieruit blijkt dat deze sluiting net zo sterk is als een standaard bevestigingsmiddel voor de luchtvaart, maar veel moeilijker te breken is. “Ons werk laat zien dat we mogelijk kunnen overschakelen van het gebruik van sterke, maar broze materialen naar materialen die energie afvoeren als ze dreigen te breken en op die manier zowel sterk, als veerkrachtig zijn,” concludeert Zavattieri. “Dat is wat de natuur met de Nosoderma diabolicus heeft gedaan.”

Wist je dat…

…er meer opmerkelijke kevers bestaan? Wanneer de waterkever Regimbartia attenuata door een kikker wordt opgegeten, weet hij zichzelf actief naar de achteruitgang toe te werken. Eenmaal uitgepoept gaat de kever gewoon weer verder met zijn leven.