बेवर फर एक वेटसूट के नमूने के रूप में

साधारण ऊदबिलाव

बीवर और समुद्री ऊदबिलाव (समुद्री ऊदबिलाव) में वसा की एक मोटी परत की कमी होती है जो वालरस और व्हेल के बीच गर्मी को बनाए रखती है। फिर भी, छोटे अर्ध-जलीय कृंतक पानी के नीचे गोता लगाने और गर्म रहने के लिए प्रबंधन करते हैं। वैज्ञानिकों को बीवर फर की त्वचा की संरचना में बहुत रुचि है। कृत्रिम रूप से समान हाइड्रोफोबिक सामग्री का निर्माण संभव हो सकता है।

बीवर फर और शरीर के थर्मल इन्सुलेशन की हाइड्रोफोबिक विशेषताएं इस तथ्य के कारण होती हैं कि बीमर फर में गर्म हवा की जेबें बनती हैं। वे एक इन्सुलेटर के रूप में काम करते हैं।

मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के इंजीनियरों ने एक मॉडल के रूप में ऐसी संरचना ली - और कृत्रिम सामग्री से फर जैसी लोचदार खाल बनाई । उनकी मदद से, उन्होंने अध्ययन किया कि जब बालों में व्यक्तिगत बाल के बीच हवा के बुलबुले फंस जाते हैं, तो भौतिक प्रक्रियाएं क्या होती हैं, और सामग्री एक तरल में डूब जाती है।

अध्ययन के परिणाम 29 जुलाई, 2016 को फिजिकल रिव्यू तरल पदार्थ (doi: 10.1103 / PhysRevFluids.1.033905) जर्नल में प्रकाशित किए गए थे । हवा और पानी - - "हम विशेष रूप से जहां एथलीटों बारी-बारी से अलग वातावरण में अंगों को स्थानांतरित तैराकी, डाइविंग सूट के लिए में रुचि रखने वाले कर रहे हैं उन्होंने कहा

एनेट (पीको) होसोई (एनेट (पीको) होसोई), मेसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के संबंधित विभाग के मैकेनिकल इंजीनियरिंग और डीन के प्रोफेसर। - हम बाल की लंबाई, उनके बीच की दूरी और सापेक्ष स्थिति को नियंत्रित कर सकते हैं। इससे आप ऐसे टेक्स्ट डिज़ाइन कर सकते हैं जो किसी विशेष तैराक की गति के अनुकूल हों, जिसमें शुष्क क्षेत्र का अधिकतम क्षेत्र हो। ” वैज्ञानिक कार्य को तैयार करने में, प्रोफेसर को उनके विभाग के सहयोगियों के साथ-साथ संबंधित विषयों के विशेषज्ञों द्वारा भी मदद दी गई, जिसमें लागू गणित में MIT प्रशिक्षक भी शामिल थे।

यह उदाहरण दिखाता है कि कई इंजीनियरिंग समस्याओं के लिए, मानव जाति प्रकृति में प्रभावी समाधान के उदाहरण पा सकती है। इस मामले में, कार्य तैराकी के लिए जैविक समतुल्य को खोजने के लिए था, ताकि पानी से निकाले जाने के बाद कपड़े जल्दी से जल्दी सूख जाए, लेकिन साथ ही थर्मोरेगुलेटरी गुणों को बरकरार रखता है, अर्थात् यह तैराक को गर्म पानी के नीचे पानी प्रदान करता है।

सवाल जीवविज्ञानियों को संबोधित किया गया था। और उन्होंने अर्ध-जलीय जानवरों जैसे बीवर में एक समाधान खोजने की सलाह दी।

जब इंजीनियरों ने विषय का अध्ययन करना शुरू किया, तो उन्हें पता चला कि जानवरों में वास्तव में दो प्रकार के कोट होते हैं: 1) एक लंबा बाहरी सुरक्षात्मक कोट और 2) एक छोटा, घने अंडरकोट। वैज्ञानिकों का सुझाव है कि पहला कोट पानी से दूसरे की रक्षा करता है, लेकिन अभी तक यह स्पष्ट वैज्ञानिक समझ और मॉडल नहीं हुआ है कि यह प्रक्रिया कैसे होती है। तालिका अर्ध-जलीय जानवरों में विभिन्न प्रकार के ऊन के अध्ययन पर पिछले वैज्ञानिक अध्ययनों को सूचीबद्ध करती है।

यह अंत करने के लिए, एमआईटी के शोधकर्ताओं के एक समूह और कृत्रिम लोचदार सामग्री को डिज़ाइन किया गया। ऐक्रेलिक मोल्ड्स पर, छेद के बीच की दूरी के सटीक पालन के साथ, दिए गए पैटर्न के अनुसार एक कंप्यूटर प्रोग्राम के नियंत्रण में छेद जलाए गए थे। रबड़ की तरह नरम सामग्री, पॉलीडिमिथाइलसिलॉक्सेन का एक प्रीफॉर्म बनाया गया था। उसने दबाव और तापमान के तहत सही आकार लिया।

चित्रण इस सामग्री की विशेषताओं को दर्शाता है, जहां ऊन के कण एक हेक्सागोनल संरचना में स्थित होते हैं, और ऊन के बीच की दूरी उनके व्यास के बराबर होती है। विशेष मोटराइज्ड प्रतिष्ठानों का उपयोग करके सामग्री को विभिन्न गति से तरल पदार्थ में डुबोया गया। नीचे दिए गए आरेख एक प्रयोग के परिणामों को दिखाते हैं जब एक सामग्री को 5 मिमी / एस की गति से तरल में डुबोया जाता है। एयर पॉकेट काले रंग में दिखाए गए हैं।

सामग्री को अलग-अलग गति से पानी में डुबोया गया और वीडियो पर प्रयोग रिकॉर्ड किए गए।



जैसा कि यह निकला, जब अलग-अलग बालों के बीच एक तरल में विसर्जित किया गया, वायु रूप के साथ अजीब केशिका "प्लग"। पानी केवल एक निश्चित गहराई तक ही प्रवेश कर सकता है।

बाल की कुल लंबाई पर बाल के शुष्क क्षेत्र का अनुपात प्रयोगात्मक रूप से अध्ययन किया गया था, जो तरल के घनत्व, विसर्जन की गति और बीवर बालों के एक कृत्रिम एनालॉग में बाल के बीच की दूरी पर निर्भर करता है।

प्रयोग से पता चला कि अंडरकोट में हवा की परत विसर्जन की गहराई में वृद्धि और विसर्जन की गति में कमी के साथ पतली हो जाती है। इसके अलावा, वायु परत की मोटाई हेयरलाइन की मोटाई पर निर्भर करती है। एक भौतिक दृष्टिकोण से, द्रव दबाव हवा के बुलबुले को "जाल" से बाहर धकेलता है, लेकिन तरल पदार्थ की चिपचिपाहट और घनत्व उनके आंदोलन को रोकता है।

यह बहुत महत्वपूर्ण निकला कि बाल एक-दूसरे के सापेक्ष कैसे स्थित हैं। वैज्ञानिकों ने एक गणितीय मॉडल बनाने में कामयाबी हासिल की जो इसकी संरचना के आधार पर किसी सामग्री के गुणों का वर्णन करता है। इस प्रकार, बाल की अधिकतम लंबाई, तरल पदार्थ के घनत्व और शरीर की गति के आधार पर बाल की मोटाई और उनके बीच की दूरी को चुनना संभव है।

सूत्र को जानने के बाद, हम अब स्पष्ट रूप से कह सकते हैं, ऊन के नमूने को देखते हुए, यह हवा को पकड़ेगा या नहीं - किस तरल में और किस गति से।

वैज्ञानिक कार्य के लेखकों का मानना ​​है कि उनके अध्ययन को न केवल अधिक प्रभावी wetsuits के विकास में, बल्कि सामग्री विज्ञान के अन्य क्षेत्रों में भी लागू किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, सुरक्षात्मक कोटिंग्स की सबसे प्रभावी विशेषताओं की गणना में। इस तरह के कोटिंग्स को लागू करने की प्रक्रिया में, सामग्री को एक तरल में डुबोया जाता है। अब आप गणना कर सकते हैं कि तरल के नीचे हवा के बुलबुले होंगे या नहीं। और किस गति से आपको हवा के बुलबुले से छुटकारा पाने के लिए स्नान में सामग्री को विसर्जित करने की आवश्यकता होती है।

Source: https://habr.com/ru/post/hi398111/