211service.com
Overlad det til Beaver
Bævere og havoddere mangler det tykke spæklag, der isolerer hvalrosser og hvaler. Og alligevel kan disse små, semakvatiske pattedyr holde sig varme og endda tørre, mens de dykker, ved at fange varme luftlommer i tætte lag af pels.
Inspireret af disse uklare svømmere har MIT-ingeniører nu fremstillet pelslignende, gummiagtige skind og brugt dem til at identificere en mekanisme, hvorved luft fanges mellem individuelle hår, når skindene dyppes ned i væske.
Forskerne er særligt interesserede i at forbedre våddragter til surfing, hvor atleten bevæger sig hyppigt mellem luft- og vandmiljøer, siger Anette (Peko) Hosoi, professor i maskinteknik og associeret afdelingsleder ved MIT.
Biologer havde observeret, at bævere og andre semakvatiske pattedyr fanger eller medbringer luft i deres pels. Men som kandidatstuderende Alice Nasto bemærker, var der ingen grundig, mekanisk forståelse af den proces. Det er der, vi kommer ind.
Holdet lagde en plan: fabriker pelslignende overflader af forskellige dimensioner, dyk overfladerne i væske med varierende hastigheder og brug videobilleder til at måle luften fanget i pelsen under hvert dyk.
For at lave behårede overflader skabte Nasto først adskillige forme ved at bruge simpel designsoftware til at laserskære tusindvis af bittesmå huller i små akrylblokke og efterligne bæverhår i deres dimensioner og mellemrum. Hun fyldte derefter formene med et blødt gummi og trak de resulterende overflader ud, når de var hærdet, hvilket skabte bløde pels af fint hår.
Forskerne monterede hver overflade på et lodret, motoriseret trin, med hårene vendt udad, og nedsænkede overfladerne i silikoneolie - en væske, som de valgte, fordi det gjorde det nemmere at observere eventuelle luftlommer dannes.
Overflader med tættere pels, der blev kastet ned i væsken ved højere hastigheder, beholdt generelt et tykkere luftlag i håret, observerede Nasto. Holdet udviklede derefter en simpel model til at beskrive denne luftfangende effekt i præcise, matematiske termer.
Vi har nu kvantificeret designrummet og kan sige: 'Hvis du har denne form for hårtæthed og længde og dykker ved disse hastigheder, vil disse designs fange luft, og det vil de ikke,' siger Hosoi. Hvilken information har du brug for, hvis du skal designe en våddragt. Selvfølgelig kan du lave en meget behåret våddragt, der ligner Cookie Monster, og det ville sandsynligvis fange luft, men det er nok ikke den bedste måde at gøre det på.