Идею нового изолирующего материала инженеры МИТ позаимствовали у бобров и выдр

Идею нового изолирующего материала инженеры МИТ позаимствовали у бобров и выдр

Крупные океанские существа, такие как киты и тюлени, сохраняют тепло за счет толстого слоя жира. Однако, более мелкие млекопитающие, такие как бобры и выдры, применяют другой способ теплоизоляции: им помогает плотный мех, который удерживает теплые воздушные пузырьки, чтобы изолировать тело от холодной воды. Инженеры Массачусетского технологического института разработали гидрокостюм, имеющий схожий меховой слой, выполненный из резины, с целью теплоизоляции ныряльщиков и серферов, которым приходится подолгу находится в воде.

Исследователи обратили свое внимание на бобров и выдр, поскольку эти мелкие млекопитающие сохраняют тепло, оставаясь при этом ловкими и проворными, а именно это и является главными требованиями к материалу гидрокостюма. Их мех также дал подсказку для решения задачи, как сохранить тепло серферам, которые, пусть и на короткое время, оказываются в воде, прежде чем всплыть на доске на поверхность. Хотя в соответствии с нынешними теоретическими знаниями считается, что наружный длинный «защитный» мех удерживает пузырьки воздуха, собирающиеся в нижнем «подшерстке», точный механизм теплоизоляции до сих пор был неизвестен, что потребовало от инженеров дополнительных исследований.

Их результаты, опубликованные в журнале «Physical Review Fluids», позволили заключить, что длина меха каждого животного и скорость его передвижения в воде определяют, как много воздуха способна захватить поверхность меха. Они имитировали волоски меха и ввели их в машинное уравнение, в результате чего была получена математическая модель для захвата различного количества воздуха, а следовательно, тепла.

«В настоящее время у нас есть количественная характеристика этого пространства, и мы можем сказать «если вы имеете ту или иную плотность меха и его длину, ныряя при этом на тех или иных скоростях, какая конструкция будет удерживать воздух, а какая – не будет. Именно эта информация и была необходима для конструирования гидрокостюма», сказала изданию «MIT News» заместитель заведующего кафедрой технического инжиниринга МИТ и соавтор исследования Анетт Хосои. «Разумеется, можно сделать очень «волосатый» гидрокостюм, который будет выглядеть как монстр, и он, вероятно, будет удерживать воздух, но это был бы, вероятно, не лучший способ решения задачи».