211service.com
Overlat det til Beaver
Bever og sjøaure mangler det tykke spekklaget som isolerer hvalross og hval. Og likevel kan disse små, semakvatiske pattedyrene holde seg varme og til og med tørre mens de dykker, ved å fange varme lommer med luft i tette lag med pels.
Inspirert av disse uklare svømmerne, har MIT-ingeniører nå laget pelslignende, gummiaktige skinn og brukt dem til å identifisere en mekanisme der luft fanges mellom individuelle hårstrå når skinnene dyppes i væske.
Forskerne er spesielt interessert i å forbedre våtdrakter for surfing, der utøveren beveger seg ofte mellom luft- og vannmiljøer, sier Anette (Peko) Hosoi, professor i maskinteknikk og førsteamanuensis avdelingsleder ved MIT.
Biologer hadde observert at bevere og andre semakvatiske pattedyr fanger eller fører med seg luft i pelsen deres. Men, som hovedfagsstudent Alice Nasto bemerker, var det ingen grundig, mekanisk forståelse av denne prosessen. Det er der vi kommer inn.
Teamet la en plan: lag pelslignende overflater av forskjellige dimensjoner, dykk overflatene i væske med varierende hastighet, og bruk videobilder for å måle luften som er fanget i pelsen under hvert dykk.
For å lage hårete overflater skapte Nasto først flere former ved å bruke enkel designprogramvare for å laserskjære tusenvis av bittesmå hull i små akrylblokker, og etterligne beverhår i deres dimensjoner og mellomrom. Hun fylte deretter formene med en myk gummi og trakk de resulterende overflatene ut når de herdet, og skapte myke pels av fint hår.
Forskerne monterte hver overflate til en vertikal, motorisert scene, med hårene vendt utover, og senket overflatene i silikonolje - en væske som de valgte fordi det gjorde det lettere å observere luftlommer som dannes.
Overflater med tettere pels som ble kastet ned i væsken ved høyere hastigheter beholdt generelt et tykkere lag med luft i håret, observerte Nasto. Teamet utviklet deretter en enkel modell for å beskrive denne luftfangende effekten i presise, matematiske termer.
Vi har nå kvantifisert designområdet og kan si: 'Hvis du har denne typen hårtetthet og lengde og dykker med disse hastighetene, vil disse designene fange luft, og disse vil ikke,' sier Hosoi. Hvilken er informasjonen du trenger hvis du skal designe en våtdrakt. Selvfølgelig kan du lage en veldig hårete våtdrakt som ser ut som Cookie Monster, og den vil sannsynligvis fange luft, men det er sannsynligvis ikke den beste måten å gjøre det på.