撰文│
辛西娅·格雷伯(Cynthia Graber)
翻译│
廖红艳
研究人员从水獭身上得到灵感,希望设计出暖和的毛皮潜水衣。
鲸、海豹、海象都能在冰冷的海水中悠然游动,因为它们的身体被一层厚厚的脂肪包裹着。像海洋生物的脂肪层一样,人类的潜水衣由氯丁橡胶制成,也能起到保暖作用。不过,在冰冷的海水中,潜水员穿着加厚版的潜水衣,行动起来会非常不方便。除了大型海洋生物,我们能否从更小的一些动物(比如河狸和水獭)身上得到灵感呢?
“河狸和水獭身材比较小,不可能长一身厚厚的膘,所以演化出致密的毛发。在水中时,毛发里藏着的空气能起到保暖作用。”艾丽斯·纳斯托(Alice Nasto)说,她是麻省理工学院机械工程专业的一位研究生。科学家早就知道毛皮能捕获空气,形成隔热层,但一直不清楚其工作原理。所以,纳斯托和同事开展了这项新研究。
研究人员首先制作毛皮潜水衣模型。他们用激光切割弹性材料,模仿毛发表面。通过这种方法,研究人员可以精确地控制毛发之间的距离及毛发长度。然后,他们把制好的毛皮放入液体中(为了看清气泡,研究人员用的是硅油)。试验的关键是,毛皮在水中时,空气层要一直处于完整无损的状态。毛皮刚刚穿过空气和水之间的界面时,毛皮中充满了空气。毛皮完全浸入水中时,里面还留有多少空气呢?结果表明,毛发越浓密,在水中捕获空气的能力也就越强。相关研究已发表在《物理评论·流体》杂志上。
研究人员接下来想搞清楚的是,潜入水下后,如何保持空气不从毛皮中漏走。纳斯托说:“毛皮有许多有趣的特性,目前的试验还没有深入涉及。要弄明白河狸和水獭在水下活动时如何保持体温,我们还有很多工作要做。”
看起来,潜水员和冲浪运动员暂时还得穿得像海豹一样,但也许有一天,他们会穿得像水獭一样。