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Recoja un hongo de botón del supermercado y le aplica fácilmente entre los dedos. Retire un hongo de soporte leñoso de un tronco de árbol y tendrá problemas para romperlo. Ambos extremos crecen de los mismos bloques de construcción microscópicos: Hifas: tubos delgados hecho principalmente de la quitina de polímero naturalUn compuesto difícil también encontrado en conchas de cangrejo.
A medida que esos tubos se ramifican y tejen, forman un peso ligero pero sorprendente red fuerte llamada micelio. Los ingenieros comienzan a Investigar esta red Para su uso en materiales ecológicos.
Sin embargo, incluso dentro de una sola familia de hongos, la fuerza de una red de micelio puede variar ampliamente. Los científicos han sospechado durante mucho tiempo que se organizan las hifas, no de lo que están hechos, tiene la clave para comprender y, en última instancia, controlar su fuerza. Pero hasta hace poco, las mediciones que vinculan directamente la disposición microscópica con la fuerza macroscópica han sido escasas.
Soy un Ph.D. de Ingeniería Mecánica. Estudiante de la Universidad de Binghamton que estudia estructuras bioinspiradas. En Nuestra última investigaciónMis colegas y yo hicimos una pregunta simple: ¿podemos sintonizar la fuerza de un material de hongo simplemente cambiando el ángulo de sus filamentos, sin agregar ingredientes más duros? Resulta que la respuesta es sí.
Dos especies comestibles, muchas pequeñas pruebas
En nuestro estudio, mi equipo comparó dos hongos familiares. El primero fue el hongo de botón blancocuyo tejido usa solo filamentos delgados llamados filamentos generativos. El segundo fue el Maitake, también llamado gallina de maderacuyo tejido se mezcla en un segundo tipo de hifas más grueso llamado filamentos esqueléticos. Estos filamentos esqueléticos están dispuestos aproximadamente en paralelo, como paquetes de cables.
Después de secar suavemente las tapas y los tallos para eliminar cualquier agua, que puede suavizar el material y sesgar los resultados, nos acercamos con microscopios electrónicos de barrido y probamos las muestras a dos escalas muy diferentes.
Primero, Probamos compresión a la macroescala. Un pistón impulsado por el motor aplastaron lentamente cada hongo mientras los sensores registraban lo difícil que la muestra retrocedía, de la misma manera que podría apretar un malvavisco, solo con precisión de laboratorio.
Luego presionamos una punta de diamante más delgada que un cabello humano en filamentos individuales para medir su rigidez.
Los filamentos de champiñones blancos se comportaron como gomas de goma, con un promedio de unos 18 megapascales con rigidez, similar al caucho natural. Los filamentos esqueléticos más gruesos en Maitake midieron alrededor de 560 megapascales, más de 30 veces más rígidos y se acercaban a la rigidez del polietileno de alta densidad, el plástico rígido utilizado en tablas de corte y algunas tuberías de agua.
Pero la química es solo la mitad de la historia. Cuando exprimimos trozos enteros, la dirección en la que exprimimos importaba aún más para el Maitake. Presionar en línea con sus filamentos esqueléticos paralelos hizo que el bloque fuera 30 veces más rígido que presionar a través del grano. Por el contrario, los filamentos enredados en los hongos blancos se sentían igualmente suaves desde todos los ángulos.
Un hongo digital y torcer los hilos
Para separar la geometría de la química, Convertimos instantáneas del microscopio a un modelo de computadora utilizando un Red Voronoi 3D—Un patrón que imita las paredes entre burbujas en una espuma. Piense en bolas de ping-pong abarrotadas en una caja: cada bola es una celda, y las paredes entre las celdas se convierten en nuestros filamentos simulados.
Asignamos esos filamentos por los valores de rigidez medidos en el laboratorio, luego giramos prácticamente toda la red a ángulos de 0 grados, 30 grados, 60 grados, 90 grados y completamente aleatorios.
Los filamentos horizontales (0 grados) se flexionaron como un colchón de primavera. Los filamentos verticales (90 grados) apoyaron el peso casi tan firmemente como la madera densa. Simplemente inclinar la red a 60 grados casi duplicó su rigidez en comparación con 0 grados, todo sin cambiar un solo ingrediente químico.
Básicamente, encontramos que la orientación por sí sola podría convertir una esponja blanda en algo que se pone de altura a una presión grave. Eso sugiere que los fabricantes podrían hacer piezas fuertes, livianas y biodegradables, como plantillas de zapatosEmbalaje de protección e incluso paneles interiores para autos—Mintléptimamente guiando cómo crece un hongo en lugar de mezclar aditivos más duros.
Materiales más verdes, y más allá
Las startups ya crecen “cuero” hechas de micelio.la red fúngica de hilo—Pas bolsos, y espuma de micelio Como reemplazo de espuma de poliestireno.
Los hongos guiar para sentar sus filamentos en direcciones estratégicas podrían empujar el rendimiento mucho más alto, abriendo puertas en sectores donde la relación de fuerza / peso es el rey: piense en núcleos de artículos deportivos, paneles de aislamiento de edificios o rellenos livianos dentro de los paneles de los aviones.
El mismo kit de herramientas digitales también funciona para las redes de metal o polímeros con capa impresa por capa. Cambie las propiedades del filamento en el modelo, deje que el algoritmo elija los mejores ángulos y luego alimente ese diseño en una impresora 3D.
Un día, los ingenieros podrían marcar una aplicación que dice algo como: “Necesito un panel que sea rígido de norte a sur pero flexible este-oeste”, y el programa podría escupir un mapa de filamentos inspirado en el humilde Maitake.
Nuestro siguiente paso es alimentar a miles de estas redes virtuales en un modelo de aprendizaje automático Por lo tanto, puede predecir, o incluso inventar, diseños de filamento que alcanzan una rigidez específica en cualquier dirección.
Mientras tanto, los biólogos están explorando formas de baja energía para convencer hongos reales para crecer en filas ordenadas, desde nutrientes de dirección hacia un lado de una placa de Petri hasta aplicar campos eléctricos suaves que alientan los filamentos a alinearse.
Este estudio nos enseñó que no siempre necesita una química exótica para hacer un mejor material. A veces se trata de cómo se alinea los mismos viejos hilos, solo pregunta a un hongo.
Más información: Mohamed Khalil Elhachimi et al, Modelado computacional y análisis de sistemas de red inspirados en hongos, Materiales de ingeniería avanzada (2025). Dos: 10.1002/adem.202402949
Proporcionado por la conversación
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Cita: Examinar los hongos bajo microscopios puede ayudar a los ingenieros a diseñar materiales más fuertes (2025, 16 de julio) Recuperado el 16 de julio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-07-mushrooms-microscopes-stronger-materials.html
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