211service.com
Laat het maar aan Bever over
Bevers en zeeotters missen de dikke laag blubber die walrussen en walvissen isoleert. En toch kunnen deze kleine, semi-aquatische zoogdieren tijdens het duiken warm en zelfs droog blijven door warme luchtbellen op te sluiten in dichte vachtlagen.
Geïnspireerd door deze pluizige zwemmers, hebben MIT-ingenieurs nu bontachtige, rubberachtige pelzen gefabriceerd en deze gebruikt om een mechanisme te identificeren waardoor lucht tussen individuele haren wordt opgesloten wanneer de pelzen in vloeistof worden ondergedompeld.
De onderzoekers zijn vooral geïnteresseerd in het verbeteren van wetsuits voor surfen, waarbij de atleet vaak tussen lucht- en wateromgevingen beweegt, zegt Anette (Peko) Hosoi, een professor in werktuigbouwkunde en associate hoofd van de afdeling bij MIT.
Biologen hadden waargenomen dat bevers en andere semi-aquatische zoogdieren lucht in hun vacht vangen of meeslepen. Maar, zoals afgestudeerde student Alice Nasto opmerkt, was er geen grondig, mechanisch begrip van dat proces. Dat is waar we binnenkomen.
Het team heeft een plan opgesteld: maak pelsachtige oppervlakken van verschillende afmetingen, dompel de oppervlakken met verschillende snelheden in vloeistof en gebruik videobeelden om de lucht die tijdens elke duik in de vacht zit te meten.
Om harige oppervlakken te maken, maakte Nasto eerst verschillende mallen met behulp van eenvoudige ontwerpsoftware om duizenden kleine gaatjes in kleine acrylblokken te lasersnijden, waarbij ze beverharen nabootsten in hun afmetingen en tussenruimte. Ze vulde de mallen met een zacht rubber en trok de resulterende oppervlakken eruit zodra ze waren uitgehard, waardoor zachte pelzen van fijn haar ontstonden.
De onderzoekers monteerden elk oppervlak op een verticaal, gemotoriseerd platform, met de haren naar buiten gericht, en dompelden de oppervlakken onder in siliconenolie - een vloeistof die ze kozen omdat het gemakkelijker was om eventuele luchtbellen te observeren.
Oppervlakken met een dichtere vacht die met hogere snelheden in de vloeistof werden gedompeld, hielden over het algemeen een dikkere luchtlaag in het haar vast, merkte Nasto op. Het team ontwikkelde vervolgens een eenvoudig model om dit luchtvangende effect in nauwkeurige, wiskundige termen te beschrijven.
We hebben nu de ontwerpruimte gekwantificeerd en kunnen zeggen: 'Als je dit soort haardichtheid en -lengte hebt en met deze snelheden duikt, zullen deze ontwerpen lucht vasthouden, en deze niet', zegt Hosoi. Dat is de informatie die je nodig hebt als je een wetsuit gaat ontwerpen. Je zou natuurlijk een heel harig wetsuit kunnen maken dat op Koekiemonster lijkt en het zou waarschijnlijk lucht vasthouden, maar dat is waarschijnlijk niet de beste manier om het aan te pakken.