Kumbang Tangguh Ini Jadi Inspirasi Ilmuwan untuk Rancang Pesawat Lebih Kuat

NEW YORK, KOMPAS.com - Inilah kumbang paling tangguh di dunia 'kumbang besi'. Kumbang besi hitam ini punya cangkang kuat yang tak kan rusak meski dipatuk paruh burung, diinjak hewan besar mau pun tergilas mobil Toyota Camry.

Para ilmuwan kini tengah mempelajari bagaimana cangkang yang tahan hantaman itu bisa mengilhami mereka dalam mendesain kerangka bangunan dan pesawat yang lebih kuat.

Melansir Associated Press (AP), Rabu (21/10/2020) lalu, seorang insinyur sipil bernama Pablo Zavattieri dari Purdue University mengatakan bahwa kumbang itu sangatlah tangguh.

Zavattieri adalah satu dari sekian banyak peneliti yang mencoba 'melindas' serangga itu dengan sebuah mobil sebagai bagian dari studi baru mereka.

Mengapa cangkang kumbang "Beetle" bisa sangat kuat?

Spesies yang diberi nama 'kumbang besi' atau ironclad ini rupanya memiliki cangkang yang tidak biasa yang dilapisi dan disatukan seperti gergaji ukir, menurut penelitian Zavattieri dan kawan-kawannya yang diterbitkan di Nature, Rabu (21/10/2020).

Desain cangkang serangga itu, kata penelitian tersebut, dapat membantu menginspirasi struktur dan kendaraan agar lebih awet tahan lama.

Untuk memahami bagaimana cara kerja setiap inci kekuatan cangkang serangga itu, para peneliti pertama kali menguji berapa banyak tekanan yang dibutuhkan untuk dapat meremas hewan itu.

Kumbang besi yang dapat ditemukan di hutan California Selatan ini rupanya mampu bertahan dari tekanan sekitar 39.000 kali beratnya sendiri.

Jika dianalogikan, seorang pria dengan bobot 200 pon atau 90 kilogram, maka pria itu bisa kuat dengan tekanan 7,8 juta pon.

Spesies kumbang lokal lainnya sudah hancur di bawah tekanan sepertiga dari kemampuan kumbang besi.

Para peneliti kemudian menggunakan mikroskop elektron dan CT scan untuk memeriksa kerangka luar kumbang dan mencari tahu apa yang membuatnya begitu kuat.

Seperti yang sering terjadi pada kumbang yang tidak bisa terbang, elytra spesies, terdapat selubung pelindung yang biasanya berselubung sayap, telah diperkuat dan tumbuh semakin kuat dari waktu ke waktu.

Dari dekat, para ilmuwan menyadari bahwa cangkang kumbang besi ini juga mendapat manfaat dari ikatan khusus seperti gergaji ukir dan arsitektur berlapis yang membentuknya.

Ketika ditekan, mereka menemukan struktur itu retak perlahan, bukannya patah sekaligus.

“Saat Anda memisahkan mereka,” kata Zavattieri, “itu tidak akan rusak secara serempak. Itu hanya berubah bentuk sedikit. Itu penting untuk kumbang."

temuan ini juga dapat berguna bagi para insinyur yang merancang pesawat terbang dan kendaraan serta bangunan lain dengan berbagai bahan seperti baja, plastik, dan plester.

Saat ini, para insinyur mengandalkan pin, baut, las, dan perekat untuk menyatukan semuanya. Tetapi teknik-teknik itu bisa cenderung menurun.

Dalam struktur cangkang kumbang, alam menawarkan alternatif yang "menarik dan elegan", kata Zavattieri.

Karena desain yang diilhami oleh kumbang retak secara bertahap dan dapat diprediksi, retakan dapat ditinjau dengan lebih andal untuk keamanannya, kata Po-Yu Chen, seorang insinyur di Universitas Nasional Tsing Hua Taiwan yang tidak terlibat dalam penelitian Zavattieri.

Studi terhadap kumbang besi ini adalah bagian dari proyek senilai 8 juta dollar AS yang didanai oleh Angkatan Udara Amerika Serikat (AS) untuk mengeksplorasi bagaimana biologi makhluk seperti udang mantis dan domba bighorn dapat membantu mengembangkan bahan yang tahan benturan.

“Kami mencoba untuk melampaui apa yang telah dilakukan alam,” kata rekan penulis studi David Kisailus, seorang ilmuwan material dan insinyur di Universitas California, Irvine, AS.

Penelitian ini adalah upaya terbaru meminjam dari alam untuk memecahkan masalah manusia, kata ahli biologi evolusi Brown University Colin Donihue, yang tidak terlibat dalam penelitian tersebut.

Perekat velcro, misalnya, terinspirasi oleh struktur duri tanaman yang seperti kait. Perekat buatan terinspirasi dari kaki tokek yang sangat lengket.

Donihue mengatakan bahwa sifat-sifat lain yang tak terbatas yang ditemukan di alam dapat memberikan wawasan, "Ini adalah adaptasi yang telah berkembang selama ribuan tahun."