211service.com
Droog duiken
Wanneer duikvogels weer boven water komen, rolt het water van hun veren, zoals, nou ja, water van de rug van een eend. Dat klassieke voorbeeld van efficiënte waterafvoer wordt mogelijk gemaakt door zowel de chemie - de poetsolie van de vogels - als de microstructuur van veren.
Vleugelveren van een Afrikaanse darter ondergedompeld in water (blauw geverfd) stoten het water af, waarvan het oppervlak naar beneden buigt. Maar de veren worden bevochtigd door een olie (rood geverfd), waarvan het oppervlak naar boven buigt. Bekijk video .
Nieuw onderzoek, gepubliceerd in de Tijdschrift van de Royal Society Interface , onthult hoe duikende vogels diepten van zo'n 30 meter kunnen bereiken zonder dat het water hun beschermende veren permanent nat maakt.
Door laboratoriumtests en modellering hebben onderzoekers van het MIT en het Londense Natural History Museum chemische en structurele effecten gescheiden om te laten zien waarom de combinatie van oppervlaktecoating en vorm zo effectief is. Ze bedekten veren van zes soorten duikvogels met een laag die het effect van de gladmakende olie neutraliseerde en vervolgens opnieuw bedekt met hydrofoob materiaal, waardoor variaties in de oliesamenstelling de resultaten niet zouden beïnvloeden.
Het was bekend dat veren tijdens het duiken een dunne isolerende luchtlaag vasthouden, een plastron genaamd, zodat water nooit in direct contact met de huid komt. Het nieuwe werk laat zien dat boven een diepte van slechts enkele meters dat plastron instort, waardoor water in de veerstructuren kan binnendringen. De diepte-afhankelijkheid van dit fenomeen was niet eerder bekend. Het is een abrupte overgang, zegt professor chemische technologie Robert Cohen.
Maar zodra de beschermende luchtlaag instort, voorkomt de gladmakende olie dat het water de weerhaken en baardjes van de veren binnendringt. Als de vogels uit het water komen en een veer nat wordt, hoeft die dus niet uit te drogen, in de traditionele zin van verdamping, zegt Cohen. Het kan drogen door het water direct uit zijn structuur te werpen, omdat de druk wordt verminderd wanneer het terugkomt van zijn duik. Het team noemt dit spontane ontwatering.
Maar dit proces werkt alleen met water. Als een veer in olie wordt ondergedompeld, zoals het kan zijn na een olielek, zijn de veren volledig nat, legt professor werktuigbouwkunde Gareth McKinley uit: De thermodynamica laat zien dat als [veren] nat worden door olie, ze nat blijven , onomkeerbaar, tenzij je ze stoomreinigt of zoiets.
Duikende vogels zijn nog maar net aangepast, mede door de microstructuur van hun veren, om hun maximale duikdiepte te bereiken zonder blijvende gevolgen te ondervinden, zegt teamlid Andrew Parker van het Natural History Museum, dat veren aanleverde voor het onderzoek. Het is een van de meest verbazingwekkende voorbeelden van evolutie en aanpassing, zonder een spoor van overengineering.