211service.com
Nurkowanie na sucho
Kiedy nurkujące ptaki wynurzają się na powierzchnię, woda spływa z ich piór jak, no cóż, woda z grzbietu kaczki. Ten klasyczny przykład wydajnego zrzucania wody jest możliwy dzięki zarówno chemii – olejowi ptasiemu – jak i mikrostrukturze piór.
Zanurzone w wodzie pióra skrzydełkowe afrykańskiej zalotki (zafarbowane na niebiesko) odpychają wodę, której powierzchnia zakrzywia się ku dołowi. Ale pióra są zwilżone olejem (zabarwionym na czerwono), którego powierzchnia zakrzywia się do góry. Obejrzyj wideo .
Nowe badania, opublikowane w Journal of the Royal Society Interface , ujawnia, w jaki sposób ptaki nurkujące mogą osiągnąć głębokość około 30 metrów bez stałego zamoczenia piór ochronnych wodą.
Dzięki testom laboratoryjnym i modelowaniu naukowcy z MIT i londyńskiego Muzeum Historii Naturalnej oddzielili efekty chemiczne i strukturalne, aby pokazać, dlaczego połączenie powłoki powierzchni i kształtu jest tak skuteczne. Pokryli pióra sześciu gatunków ptaków nurkujących warstwą, która zneutralizowała działanie olejku, a następnie pokryli je materiałem hydrofobowym, zapobiegając wpływowi różnic w składzie oleju na wyniki.
Wiadomo było, że podczas nurkowań pióra zatrzymują cienką izolacyjną warstwę powietrza zwaną plastronem, dzięki czemu woda nigdy nie ma bezpośredniego kontaktu ze skórą. Nowa praca pokazuje, że za głębokością zaledwie kilku metrów plastron zapada się, pozwalając wodzie wnikać w struktury piór. Zależność głębokościowa tego zjawiska nie była wcześniej znana. To nagła zmiana, mówi profesor inżynierii chemicznej Robert Cohen.
Ale gdy ochronna warstwa powietrza opadnie, olejek preenowy zapobiega przedostawaniu się wody do zadziorów i zadziorów piór. W związku z tym, gdy ptaki wynurzają się z wody, jeśli pióro zamoczy się, nie ma potrzeby, aby wysychało, w tradycyjnym sensie parowania, mówi Cohen. Może wyschnąć, bezpośrednio wyrzucając wodę ze swojej struktury, ponieważ ciśnienie spada po powrocie z nurkowania. Zespół nazywa to spontanicznym zwilżaniem.
Ale ten proces działa tylko z wodą. Profesor inżynierii mechanicznej Gareth McKinley wyjaśnia, że jeśli pióro zanurzy się w oleju, jak to może mieć miejsce po wycieku oleju, jest ono całkowicie zwilżone. , nieodwracalnie, chyba że wyczyścisz je parą czy coś.
Ptaki nurkujące są dopiero dostosowywane, częściowo dzięki mikrostrukturze ich piór, do osiągania maksymalnych głębokości nurkowania bez odczuwania trwałych skutków, mówi członek zespołu Andrew Parker z Muzeum Historii Naturalnej, które dostarczyło pióra do badań. To jeden z najbardziej niesamowitych przykładów ewolucji i adaptacji, bez śladu przeinżynierii.