+
صناعة

يطور معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بدلات غطس فروي مستوحاة من القندس للحفاظ على دفء المتصفحين

يطور معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بدلات غطس فروي مستوحاة من القندس للحفاظ على دفء المتصفحين

[مصدر الصورة: معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا]

نظر باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إلى القنادس للتحقيق في كيفية بقاء الكائنات الصغيرة دافئة في الماء الجليدي البارد. الآن ، يقومون بتطبيق حماية القندس لتطوير بذلة فروي للحفاظ على دفء راكبي الأمواج.

يعيش القنادس بشكل شائع في المناطق الشمالية التي تشهد درجات حرارة شديدة البرودة في الشتاء. في حين أن العديد من الكائنات في القطب الشمالي تستخدم مادة الزغب للعزل عن البرد ، يجب على القنادس استخدام تدابير بديلة من أجل البقاء رشيقًا وحيويًا.

قد لا يكون لدى القنادس الكثير من الدهون ، لكن لديهم تكيفًا مهمًا آخر. تنمو الثدييات الصغيرة نوعين من الشعر المتخصص يغطيان الجسم كله. تتكون الطبقة الخارجية من خشن شعر الحراسة وهو فعال بشكل خاص في صد الماء. الخيوط الطويلة الصلبة مغطاة بزيت طارد للماء يفرز من غدد زيت القنادس. يعمل الزيت على مقاومة الشعر عن طريق صد الماء بشكل فعال

تحت شعر الحماية يوجد تحت الفرو. يحبس الفراء القصير والمكتظ بكثافة الهواء الدافئ بينما يغرق القندس في الماء المتجمد. تعمل مكونات الفراء على إبعاد الماء والاحتفاظ بالهواء كعازل فعال بشكل لا يصدق. قد يفتقر القنادس إلى دهن عازل سميك ، ومع ذلك ، من خلال حبس جيوب الهواء ، يمكن للقنادس البقاء تحت الماء لمدة تزيد عن 15 دقيقة.

أثارت قدرات العزل المائي في بيفر اهتمام الباحثين والمهندسين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، مما دفعهم لمحاولة تكرار التأثيرات في مادة اصطناعية. تحتوي المادة على إمكانات متعددة ، بما في ذلك استخدامها في بذلة خفيفة الوزن.

يدخل راكبو الأمواج إلى المياه ويخرجون منها بشكل دوري ، على غرار الطريقة التي تدخل بها الحيوانات شبه المائية ، مثل القندس ، إلى منازلها المائية وخارجها باستمرار.

تقول أنيت (بيكو) هوسوي ، أستاذة الهندسة الميكانيكية والرئيس المشارك للقسم في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "نحن مهتمون بشكل خاص ببدلات الغوص لركوب الأمواج ، حيث يتحرك الرياضي كثيرًا بين بيئات الهواء والماء".

قام الفريق بقيادة هوسوي بالتحقيق في الفراء لتطوير نماذج أولية متعددة بخصائص مختلفة.

يتابع هوسوي قائلاً: "يمكننا التحكم في طول الشعر وتباعده وترتيبه ، مما يسمح لنا بتصميم قوام يلائم سرعات غوص معينة ويزيد المنطقة الجافة لبدلة الغوص.

كيف بنوا بدلة بيفر

صنع الفريق عدة قوالب أكريليك تحتوي على آلاف الثقوب الصغيرة المقطوعة بالليزر موزعة في جميع أنحاء الكتلة. حقق الباحثون في قوالب متعددة بأطوال وكثافات متفاوتة. ثم ملأوا القوالب بمطاط صب ناعم يعرف باسم PDMS (بولي دايميثيل سيلوكسان). عند الشفاء ، يتم استخراج الشعر.

قام الباحثون بغمر الفراء الاصطناعي واحدًا تلو الآخر في الماء. تم اختبار السرعات والأعماق والزوايا المتغيرة لتحديد التكوين الأمثل. التقطت الكاميرا مقدار الهواء الذي تم الاحتفاظ به أثناء الغوص. وكشف البحث عن احتفاظ الشعيرات الكثيفة بمزيد من الهواء من أجل الغطس الذي يتم تنفيذه بسرعات أعلى.

يوضح هوسوي: "لقد وجدنا أن وزن الماء يدفع الهواء إلى الداخل ، لكن لزوجة السائل تقاوم التدفق (عبر الأنابيب)". إلى قاعدتهم ".

باستخدام معادلة رياضية ، طور Hosoi و Nasto مادة مكررة لتحسين قدرات العزل المائي. تنبأت المعادلة بدقة بخصائص كمية الهواء التي يمكن الاحتفاظ بها ، وهي أول مرة في العلم.

يقول هوسوي: "لقد عرف الناس أن هذه الحيوانات تستخدم فرائها في حبس الهواء. ولكن نظرًا لقطعة من الفراء ، لم يكن بإمكانهم الإجابة على السؤال: هل سيحبس هذا الهواء أم لا؟ لقد حددنا الآن مساحة التصميم ويمكن أن تقول ، "إذا كان لديك هذا النوع من كثافة الشعر وطوله وتغوص بهذه السرعات ، فإن هذه التصميمات ستحتجز الهواء ، ولن تفعل ذلك." وهي المعلومات التي تحتاجها إذا كنت تريد تصميم بذلة الغوص. بالطبع ، يمكنك صنع بذلة غطس كثيفة الشعر تشبه كوكي مونستر وربما تحبس الهواء ، ولكن ربما لا تكون هذه هي أفضل طريقة للقيام بذلك ".

البدلات التقليدية مصنوعة من طبقة سميكة من مطاط النيوبرين العازل. تحتفظ البدلات بالحرارة جيدًا ، ومع ذلك ، فهي ثقيلة ويمكن أن تجعل ارتداءها مقيدًا. يتيح الفراء الصناعي للطبقة العازلة أن تحتوي على مواد أقل بكثير مع طبقة أساسية أرق مما يجعل البدلة أكثر مرونة.

في الوقت الحالي ، يمكن للفراء الطارد إبقاء الماء بعيدًا لفترة قصيرة من الوقت. التعرض الطويل للماء أو الضغوط الكبيرة تخترق الفراء. التعرض الطويل يدمر خصائص العزل. ومع ذلك ، في حالات مثل راكبي الأمواج ، تكون البدلة في الماء لفترة وجيزة فقط وأعماق صغيرة ، مما يجعلها الحل الأمثل لبدلات الغوص التقليدية.

بقلم مافريك بيكر


شاهد الفيديو: صيد هوامير 2 Spearfishing grouper (مارس 2021).