211service.com
Zostaw to bobrowi
Bobry i wydry morskie nie mają grubej warstwy tłuszczu, który izoluje morsy i wieloryby. A jednak te małe ssaki ziemnowodne potrafią utrzymać ciepło, a nawet suchość podczas nurkowania, zatrzymując ciepłe kieszenie powietrza w gęstych warstwach futra.
Zainspirowani tymi rozmytymi pływakami, inżynierowie MIT wyprodukowali teraz przypominające futro, gumowate skóry i wykorzystali je do zidentyfikowania mechanizmu, dzięki któremu powietrze jest uwięzione między poszczególnymi włosami, gdy skóry zanurzane są w płynie.
Naukowcy są szczególnie zainteresowani ulepszeniem kombinezonów do surfingu, gdzie sportowiec często przemieszcza się między środowiskiem powietrznym i wodnym, mówi Anette (Peko) Hosoi, profesor inżynierii mechanicznej i zastępca kierownika wydziału w MIT.
Biolodzy zaobserwowali, że bobry i inne ssaki ziemnowodne łapią lub wciągają powietrze w swoje futro. Ale, jak zauważa doktorantka Alice Nasto, nie było dokładnego, mechanicznego zrozumienia tego procesu. I tu wkraczamy.
Zespół opracował plan: wytworzyć podobne do futra powierzchnie o różnych wymiarach, zanurzyć je w cieczy z różną prędkością i wykorzystać obrazowanie wideo do pomiaru powietrza uwięzionego w futrze podczas każdego nurkowania.
Aby wykonać owłosione powierzchnie, Nasto najpierw stworzył kilka form, używając prostego oprogramowania do projektowania, które wycinało laserem tysiące maleńkich otworów w małych akrylowych blokach, naśladując ich wymiary i odstępy. Następnie wypełniła formy miękką gumą i wyciągnęła powstałe powierzchnie po utwardzeniu, tworząc miękkie futerka z cienkich włosów.
Naukowcy zamontowali każdą powierzchnię na pionowej, zmotoryzowanej scenie, z włosami skierowanymi na zewnątrz, i zanurzyli powierzchnie w oleju silikonowym – płynie, który wybrali, ponieważ ułatwia obserwację tworzenia się kieszeni powietrznych.
Nasto zauważył, że powierzchnie z gęstszym futrem, które zanurzono w cieczy z większą prędkością, generalnie zachowywały grubszą warstwę powietrza we włosach. Zespół opracował następnie prosty model do opisania tego efektu uwięzienia powietrza w precyzyjnych, matematycznych terminach.
Teraz określiliśmy ilościowo przestrzeń projektową i możemy powiedzieć: „Jeśli masz taką gęstość i długość włosów i nurkujesz z taką prędkością, te projekty będą uwięzić powietrze, a one nie” – mówi Hosoi. Jakich informacji potrzebujesz, jeśli zamierzasz zaprojektować piankę. Oczywiście możesz zrobić bardzo owłosioną piankę, która wygląda jak Ciasteczkowy Potwór i prawdopodobnie zatrzymałaby powietrze, ale prawdopodobnie nie jest to najlepszy sposób na to.