Foki, wieloryby i morsy szczęśliwie pluskają się w chłodnych wodach oceanu - utrzymywane w cieple przez grubą warstwę tłuszczu. Wydry morskie, choć równie szczęśliwe, jak przedzierać się przez wody, są stosunkowo smukłe w porównaniu. Powód? Ich wspaniałe futra. Gęsty puch jest około 1000 razy gęstszy niż ludzkie włosy i może uwięzić pęcherzyki powietrza, które izolują wydry w lodowatej wodzie.
Ale do tej pory nikt nie zagłębił się głęboko w mechanikę futra. Zespół naukowców z MIT niedawno zbadał właściwości futra wydry i bobra, mając nadzieję na odkrycie jego rozmytych tajemnic. Ich wyniki, opublikowane w czasopiśmie Physical Review Fluids, mogą służyć jako przewodnik po nowych materiałach inspirowanych biologią, w tym ciepłych, puszystych pianek.
„Szczególnie interesują nas pianki do surfingu, w których sportowiec często przemieszcza się między środowiskiem wodnym i wodnym”, mówi Anette (Peko) Hosoi, starszy autor badań i inżynierii mechanicznej w MIT w komunikacie prasowym. „Możemy kontrolować długość, odstępy i rozmieszczenie włosków, co pozwala nam projektować tekstury tak, aby pasowały do określonych prędkości nurkowania i maksymalizowały suchy obszar kombinezonu”.
Hosoi mówi, że projekt został zainspirowany wizytą na Tajwanie z grupą studentów. Odwiedzili producenta artykułów sportowych, który produkował kombinezony, a firma zapytała, czy uczniowie mają jakieś pomysły na zrównoważone lub inspirowane biologicznie materiały lub poprawki, aby uzyskać lepsze kombinezony. W domu Hosoi, absolwentka Alice Nasto, zaproponowała rozwiązania burzy mózgów. Nasto zdał sobie sprawę, że futro ssaków półwodnych może mieć pewne znaczenie dla problemu, ale nikt jeszcze nie zagłębił się w mechanikę ich skór.
Naukowcy odkryli, że dłuższe włosy ochronne zatrzymują kropelki wody, zapobiegając ich zsuwaniu się do skóry na krótsze podszycie, które posiada kieszenie powietrzne izolujące skórę wydry, informuje Weston Williams dla The Christian Science Monitor . Aby przetestować ten pomysł, stworzyli powierzchnie przypominające futro z tysiącami miękkich włosów z gumy, naśladując futro wydry lub bobra. Następnie zamontowali owłosione powierzchnie na zmotoryzowanym etapie i zanurzyli je w oleju silikonowym, aby sprawdzić, jak gęstość włosów wpłynęła na tworzenie się kieszeni powietrznych. Okazało się, że gęstsze włosy i im szybciej materiał został zanurzony, tym więcej powietrza zostało uwięzione. Zespół był w stanie wyrazić te relacje jako równanie, zgodnie z komunikatem prasowym.
Odkrycia mogą zrewolucjonizować konstrukcję pianki. „Obecnie kombinezony są wykonane z ciężkich materiałów z neoprenu” - powiedział Nasto Williamsowi. „Co ciekawe, powietrze jest 10 razy bardziej izolujące niż guma neoprenowa. Więc jeśli mógłbyś zrobić garnitur z tkaniny, która zatrzymuje taką samą grubość powietrza jak grubość typowego gumowego kombinezonu, byłby dziesięć razy bardziej izolujący, a także lżejszy. ”
Ale te badania mogą mieć znacznie szersze zastosowania. Równanie opisujące tę zależność może być przydatne w procesach produkcyjnych, takich jak przemysłowe powlekanie zanurzeniowe, pomagając badaczom obliczyć, jak długo zanurzać obiekt, zanim zacznie on uwięzić powietrze.
Nie jest całkowicie oczywiste, w jaki sposób można nakładać włosy na kombinezon, ale naukowcy myślą o tym. „Oczywiście możesz zrobić bardzo włochaty kombinezon, który wygląda jak Cookie Monster i prawdopodobnie uwięziłby powietrze”, mówi Hosoi w komunikacie prasowym. „Ale to prawdopodobnie nie jest najlepszy sposób, aby się tym zająć.”
