D25 Tribometría de contacto

Tópico

El desgaste y la fricción que sufren las setas adhesivas del insecto al deslizarse sobre distintos sustratos hacen que sea necesario caracterizar ese comportamiento con precisión mediante la tribometría, una técnica que registra en detalle la fricción que aparece en el contacto entre la punta de la seta y la superficie sobre la que se apoya.

Esa fricción en el contacto de la seta no sigue la ley clásica de fricción seca, según la cual la fuerza de fricción sería simplemente proporcional a la carga normal aplicada, sino que sigue una versión ampliada, propuesta por Derjaguin, que añade un término adicional debido a la adhesión: esto hace que exista fricción incluso cuando la carga normal es nula, o incluso ligeramente negativa, porque es la propia adhesión la que mantiene el contacto entre la seta y la superficie.

Este comportamiento, tan distinto del de un contacto seco convencional, es característico de los sistemas bioadhesivos en general, y hace que la seta del insecto pueda resistir una cizalla tangencial considerable sin necesidad de que exista ninguna carga normal que la empuje contra la superficie, apoyándose en cambio únicamente en la fuerza de la propia adhesión para mantener el contacto.

Cuando la pata del insecto se desplaza lentamente sobre la superficie, esa misma fricción del contacto adhesivo puede manifestarse de dos formas bien distintas, y el modelo de Prandtl-Tomlinson hace que sea posible predecir cuál de las dos ocurrirá: un régimen de deslizamiento continuo y suave, o un régimen de pegar y deslizar, en el que la seta queda momentáneamente pegada a la superficie y luego salta hacia adelante en saltos discretos antes de volver a quedar pegada.

Cuando ese contacto tribológico entre la seta y la superficie se produce a alta velocidad de deslizamiento, la propia fricción hace que se genere un calentamiento localizado adicional justo en la punta de la seta, conocido como temperatura de flash, un efecto especialmente relevante para los insectos que caminan sobre superficies calientes, porque ese calentamiento adicional puede alterar las propiedades de la cera adhesiva que recubre la punta de la seta.

Toda esta fricción en el contacto de la seta, ya sea en el régimen de deslizamiento continuo o en el de pegar y deslizar, disipa en cada ciclo de movimiento una cierta cantidad de energía que queda representada por el área encerrada en el lazo de fricción, una energía que no se puede recuperar y que, por lo tanto, hace que el metabolismo del insecto deba reponerla de forma continua para que la pata pueda seguir moviéndose ciclo tras ciclo sobre la superficie.

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