Seler, hvaler og hvalross spruter glatt over i kjølige havvann - holdt seg varme av et tykt lag med spekk. Selv om havuttre er like lykkelige å glippe gjennom vannet, er det relativt bra å sammenligne. Grunnen? Deres fantastiske pelsfrakker. Den tykke fuzzen er omtrent 1000 ganger mer tett enn menneskehår og kan fange luftbobler, som isolerer oteren i stivt vann.
Men ingen hadde noen gang sett dypt inn i pelsens mekanikk, før nå. Et team av forskere ved MIT har nylig undersøkt egenskapene til oter og beverpels, med håp om å låse opp de uklare hemmelighetene. Resultatene deres, publisert i tidsskriftet Physical Review Fluids, kunne fungere som en guide til nye bioinspirerte materialer, inkludert varme, lodne våtdrakter.
"Vi er spesielt interessert i våtdrakter for surfing, der atleten beveger seg ofte mellom luft- og vannmiljøer, " sier Anette (Peko) Hosoi, seniorforfatter av studien og maskiningeniørforsker ved MIT, i en pressemelding. "Vi kan kontrollere hårets lengde, avstand og arrangement, noe som gjør det mulig for oss å designe strukturer for å matche bestemte dykkerhastigheter og maksimere våtdraktens tørre region."
Hosoi sier at prosjektet var inspirert av et besøk hun besøkte Taiwan sammen med en gruppe studenter. De besøkte en sportsvareprodusent som laget våtdrakter og selskapet spurte om studentene hadde noen ideer til bærekraftige eller biologisk inspirerte materialer eller finpusse for å lage bedre dresser. Hjemme hadde Hosoi oppdrag til doktorgradsstudent Alice Nasto med idédugnadsløsninger. Nasto skjønte at pelsen til semi-akvatiske pattedyr kan ha en viss relevans for problemet, men ingen hadde enda dypet seg inn i mekanikken i skinnene sine.
Forskerne fant ut at lengre beskyttelseshår feller vanndråper, og forhindrer dem fra å gli ned i pellet til den kortere underfurven, som har luftlommer som isolerer oterens hud, rapporterer Weston Williams for The Christian Science Monitor . For å teste ideen, fremstilte de pelslignende overflater med tusenvis av myke gummihår, etterlignende oter eller beverpels. De monterte deretter de hårete overflatene til et motorisert trinn og senket dem i silikonolje for å undersøke hvordan tettheten av hårene påvirket dannelsen av luftlommer. Det viste seg at jo tettere håret og jo raskere materialet var nedsenket, jo mer luft ble fanget. I følge pressemeldingen kunne teamet uttrykke disse forholdene som en ligning.
Funnene kan revolusjonere våtdraktdesign. "For øyeblikket er våtdrakter laget av tunge neoprengummimaterialer, " forteller Nasto til Williams. "Interessant nok er luft 10 ganger mer isolerende enn neoprengummi. Så hvis du kan lage en dress fra et tekstil som fanger den samme lufttykkelsen som tykkelsen på en typisk gummidrakt, ville den være ti ganger så isolerende og også mer lett. "
Men denne forskningen kan ha mye bredere anvendelser. Ligningen som beskriver dette forholdet kan være nyttig for produksjonsprosesser som industrielt dyppbelegg, og hjelpe forskere med å beregne hvor lenge de skal dyppe et objekt før det begynner å fange luft.
Det er ikke helt åpenbart hvordan hårene kan brukes på våtdrakt, men forskerne tenker på det. "Selvfølgelig kan du lage en veldig hårete våtdrakt som ser ut som Cookie Monster, og den vil sannsynligvis felle luft, " sier Hosoi i pressemeldingen. "Men det er sannsynligvis ikke den beste måten å gjøre det på."
