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Le MIT développe des combinaisons en fourrure inspirées du castor pour garder les surfeurs au chaud

Le MIT développe des combinaisons en fourrure inspirées du castor pour garder les surfeurs au chaud


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[Source de l'image: MIT]

Les chercheurs du MIT ont examiné les castors pour étudier comment les petites créatures restent au chaud dans l'eau glacée. Maintenant, ils appliquent la protection du castor pour développer une combinaison à fourrure pour garder les surfeurs au chaud.

Les castors vivent le plus souvent dans les régions du nord qui connaissent des températures hivernales incroyablement froides. Alors que de nombreuses créatures arctiques utilisent du flubber pour s'isoler du froid, les castors doivent utiliser d'autres mesures pour rester agiles et en vie.

Les castors n'ont peut-être pas beaucoup de gras, mais ils ont une autre adaptation importante. Les petits mammifères cultivent deux types de poils spécialisés qui couvrent la totalité de leur corps. La couche la plus externe se compose de gros cheveux de garde qui est particulièrement efficace pour repousser l'eau. Les longs brins rigides sont enduits d'une huile hydrofuge sécrétée par les glandes sébacées du castor. L'huile agit pour imperméabiliser les cheveux en repoussant activement l'eau

Sous les cheveux de garde se trouve le sous-poil. La fourrure courte et dense des sous-fourrures emprisonne l'air chaud alors que le castor plonge dans l'eau glaciale. Les composants en fourrure empêchent l'eau de pénétrer et retiennent l'air comme un isolant incroyablement efficace. Les castors peuvent manquer de graisse isolante épaisse, cependant, en piégeant des poches d'air, les castors peuvent rester sous l'eau pendant plus de 15 minutes.

Les capacités d'imperméabilisation du Beaver ont intrigué les chercheurs et les ingénieurs du MIT, les amenant à essayer de reproduire les effets dans un matériau synthétique. Le matériau a de multiples potentiels, y compris une utilisation dans une combinaison légère.

Les surfeurs entrent et sortent de l'eau de manière cyclique, de la même manière que les animaux semi-aquatiques, comme le castor, entrent et sortent constamment de leurs maisons aquatiques.

«Nous sommes particulièrement intéressés par les combinaisons pour le surf, où l'athlète se déplace fréquemment entre les environnements aériens et aquatiques», explique Anette (Peko) Hosoi, professeur de génie mécanique et chef du département au MIT.

L'équipe, dirigée par Hosoi, a étudié la fourrure pour développer plusieurs prototypes avec des caractéristiques différentes.

«Nous pouvons contrôler la longueur, l'espacement et la disposition des poils, ce qui nous permet de concevoir des textures adaptées à certaines vitesses de plongée et de maximiser la zone sèche de la combinaison», poursuit Hosoi.

Comment ils ont construit un costume de castor

L'équipe a fabriqué plusieurs moules en acrylique comportant des milliers de minuscules trous découpés au laser espacés dans tout le bloc. Les chercheurs ont étudié plusieurs moisissures de longueurs et de densités variables. Ensuite, ils ont rempli les moules avec un caoutchouc de coulée souple appelé PDMS (polydiméthylsiloxane). Une fois durcis, les poils ont été extraits.

Une à une, les chercheurs ont plongé les fourrures synthétiques dans l'eau. Les vitesses, profondeurs et angles variables testés pour déterminer la configuration optimale. Une caméra a capturé la quantité d'air retenue pendant la plongée. La recherche a révélé que des poils plus denses retenaient plus d'air pour les plongées exécutées à des vitesses plus élevées.

«Fondamentalement, nous avons constaté que le poids de l'eau pousse l'air, mais la viscosité du liquide résiste à l'écoulement (à travers les tubes)», explique Hosoi. «L'eau adhère à ces poils, ce qui empêche l'eau de pénétrer complètement à leur base.

À l'aide d'une équation mathématique, Hosoi et Nasto ont développé un matériau raffiné pour optimiser les capacités d'imperméabilisation. L'équation prédit avec précision les caractéristiques de la quantité d'air pouvant être retenue, une première pour la science.

"Les gens savent que ces animaux utilisent leur fourrure pour emprisonner l'air", dit Hosoi. "Mais, étant donné un morceau de fourrure, ils n'auraient pas pu répondre à la question: est-ce que cela va emprisonner l'air ou non? Nous avons maintenant quantifié le espace de conception et pouvez dire: `` Si vous avez ce type de densité et de longueur de cheveux et que vous plongez à ces vitesses, ces conceptions emprisonneront l'air, et ce ne sera pas le cas. '' Quelle est l'information dont vous avez besoin si vous allez concevoir un Bien sûr, vous pourriez faire une combinaison très poilue qui ressemble à Cookie Monster et qui emprisonnerait probablement l'air, mais ce n'est probablement pas la meilleure façon de procéder.

Les combinaisons conventionnelles sont fabriquées à partir d'une épaisse couche de caoutchouc néoprène isolant. Les combinaisons retiennent bien la chaleur, cependant, elles sont lourdes et peuvent sembler contraignantes à porter. La fourrure synthétique permet à la couche isolante de contenir beaucoup moins de matière avec un substrat encore plus mince qui laissera la combinaison plus flexible.

Actuellement, la fourrure répulsive peut empêcher l'eau d'entrer pendant une courte période. De longues expositions à l'eau ou de fortes pressions pénètrent dans la fourrure. Une longue exposition ruine ses caractéristiques isolantes. Cependant, dans des cas comme les surfeurs, la combinaison n'est que brièvement dans l'eau et à des profondeurs minimales, ce qui en fait une solution optimale aux combinaisons classiques.

Écrit par Maverick Baker


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