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Lascia fare a Beaver
I castori e le lontre marine mancano dello spesso strato di grasso che isola i trichechi e le balene. Eppure questi piccoli mammiferi semiacquatici possono mantenersi caldi e persino asciutti durante le immersioni, intrappolando sacche d'aria calde in densi strati di pelliccia.
Ispirandosi a questi nuotatori pelosi, gli ingegneri del MIT hanno ora fabbricato pelli gommose simili a pellicce e le hanno utilizzate per identificare un meccanismo mediante il quale l'aria viene intrappolata tra i singoli peli quando le pelli vengono immerse nel liquido.
I ricercatori sono particolarmente interessati a migliorare le mute per il surf, dove l'atleta si muove frequentemente tra ambienti aria e acqua, afferma Anette (Peko) Hosoi, professoressa di ingegneria meccanica e capo dipartimento del MIT.
I biologi avevano osservato che i castori e altri mammiferi semiacquatici intrappolano o trascinano aria nella loro pelliccia. Ma, come osserva la dottoranda Alice Nasto, non c'era una comprensione meccanica e approfondita di quel processo. È qui che entriamo in gioco.
Il team ha elaborato un piano: fabbricare superfici simili a pellicce di varie dimensioni, immergere le superfici nel liquido a velocità variabili e utilizzare immagini video per misurare l'aria intrappolata nella pelliccia durante ogni immersione.
Per creare superfici pelose, Nasto ha prima creato diversi stampi utilizzando un semplice software di progettazione per tagliare al laser migliaia di piccoli fori in piccoli blocchi di acrilico, imitando i peli di castoro nelle loro dimensioni e spaziatura. Ha quindi riempito gli stampi con una gomma morbida e ha tirato fuori le superfici risultanti una volta indurite, creando morbide pellicce di capelli fini.
I ricercatori hanno montato ciascuna superficie su uno stadio motorizzato verticale, con i peli rivolti verso l'esterno, e hanno immerso le superfici in olio di silicone, un liquido che hanno scelto perché rendeva più facile osservare la formazione di sacche d'aria.
Le superfici con una pelliccia più densa che sono state immerse nel liquido a velocità più elevate generalmente trattengono uno strato d'aria più spesso all'interno dei capelli, ha osservato Nasto. Il team ha quindi sviluppato un modello semplice per descrivere questo effetto di intrappolamento dell'aria in termini precisi e matematici.
Ora abbiamo quantificato lo spazio di progettazione e possiamo dire: 'Se hai questo tipo di densità e lunghezza dei capelli e ti immergi a queste velocità, questi modelli intrappoleranno l'aria e questi no', afferma Hosoi. Quali sono le informazioni di cui hai bisogno se hai intenzione di progettare una muta. Certo, potresti creare una muta molto pelosa che assomigli a Cookie Monster e probabilmente intrappolerebbe l'aria, ma probabilmente non è il modo migliore per farlo.