海狸及海獭并没有像海象或者鲸鱼一样具有厚厚的一层绝缘脂肪层,它们的御寒法宝是体外的毛皮。有了这一层厚厚的皮毛能使其在寒冷的水域游泳时保持温暖,因其毛皮中含有的大量空气能形成极好的“绝缘层”。 日前麻省理工学院的科学家受此启发,研发了一款人工仿制毛皮,并利用其来制成一款能让潜水员在水下保暖的潜水服。
日前麻省理工学院的科学家受此启发,研发了一款人工仿制毛皮,并利用其来制成一款能让潜水员在水下保暖的潜水服
这项研究成果发表在著名物理学杂志《流体物理评论(Physical Review Fluids)》上。研究人员利用一种称为聚二甲基硅氧烷(PDMS)的材料制成了多种人工毛皮。随后研究人员他们以不同的速度把这些样品放入硅油等各种粘度的液体中,并对毛皮的不同规格属性所产生的影响进行测试,随后通过观察找出在捕捉空气方面表现最出色的毛皮。
“起初,我们只是想研究出一款新型冲浪套装,为冲浪运动员在空气和水之间提供合理的隔绝处理,”麻省理工学院教授安妮特·细井(Anette “Peko” Hosoi)这样表示,“人们已经知道这些动物能用它们的毛皮来留住空气,但他们通过试验发现不同的毛皮在捕捉空气方面的不同表现。”
这个项目的研究人员包括安妮特·细井(Anette “Peko” Hosoi),爱丽丝博士后(Alice Nasto)与应用数学教练皮埃尔托马斯(josé alvarado)。这三位专家全部来自麻省理工学院。另外,还有来自法国高等理工学院(école polytechnique)的前客座研究员玛丽安娜(marianne regli)和克里斯托夫(Christophe clanet)。
专家们为了研发这款保温潜水服,进行了多次试验
专家们为了研发这款保温潜水服,进行了多次试验。发现动物能用它们的毛皮来留住空气,而且保温的效果与个体毛发的间隔距离有关系,能够有多少的表面接触到空气,发挥了很大的作用。为了获得更大的空气接触面积,细井与爱丽丝专门开发了一款简单的模型来进行开发和测试。这个模型包括一系列仿头发表面的软管,其间都有一定的间隔。然后他们可以创建每个模型之间的空气流动,并通过测量得到的液体和空气层之间的压力平衡。
“我们起初只是想要研发一款新型冲浪装备,让运动员在空气和水之间能有更好的保温和隔绝效果。”细井这样表示到,“但是我们现在的研究成果非常的令人感到兴奋,我们可以达到控制毛发长度、间距和排列方式的功能,这样我们就可以根据潜水运动员的下潜速度最大限度的保持衣服的干燥和体温。”