211service.com
Lämna det till Beaver
Bävrar och havsutter saknar det tjocka lagret av späck som isolerar valrossar och valar. Och ändå kan dessa små, semakvatiska däggdjur hålla sig varma och till och med torra under dykning, genom att fånga varma luftfickor i täta lager av päls.
Inspirerade av dessa luddiga simmare har MIT-ingenjörer nu tillverkat pälsliknande gummiliknande skinn och använt dem för att identifiera en mekanism genom vilken luft fångas mellan individuella hårstrån när skinnen kastas i vätska.
Forskarna är särskilt intresserade av att förbättra våtdräkter för surfing, där idrottaren rör sig ofta mellan luft- och vattenmiljöer, säger Anette (Peko) Hosoi, professor i maskinteknik och biträdande avdelningschef vid MIT.
Biologer hade observerat att bävrar och andra semakvatiska däggdjur fångar eller drar in luft i sin päls. Men, som doktorand Alice Nasto konstaterar, fanns det ingen grundlig, mekanisk förståelse för den processen. Det är där vi kommer in.
Teamet lade upp en plan: tillverka pälsliknande ytor av olika dimensioner, sänk ytorna i vätska med olika hastigheter och använd videobilder för att mäta luften som fångas i pälsen under varje dyk.
För att göra håriga ytor skapade Nasto först flera formar genom att använda enkel designprogramvara för att laserskära tusentals små hål i små akrylblock, som efterliknade bäverhår i deras dimensioner och avstånd. Hon fyllde sedan formarna med ett mjukt gummi och drog ut de resulterande ytorna när de härdat, vilket skapade mjuka hårstrån.
Forskarna monterade varje yta på ett vertikalt, motoriserat stadium, med hårstrån vända utåt, och sänkte ytorna i silikonolja - en vätska som de valde eftersom det gjorde det lättare att observera att luftfickor bildades.
Ytor med tätare päls som sänktes ner i vätskan vid högre hastigheter behöll i allmänhet ett tjockare lager av luft i håret, observerade Nasto. Teamet utvecklade sedan en enkel modell för att beskriva denna luftfångande effekt i exakta, matematiska termer.
Vi har nu kvantifierat designutrymmet och kan säga: 'Om du har den här typen av hårtäthet och längd och dyker i dessa hastigheter, kommer dessa design att fånga luft, och de kommer inte att göra det,' säger Hosoi. Vilken är informationen du behöver om du ska designa en våtdräkt. Naturligtvis kan du göra en mycket hårig våtdräkt som ser ut som Cookie Monster och den skulle förmodligen fånga in luft, men det är förmodligen inte det bästa sättet att gå tillväga.