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Laisse le au castor
Les castors et les loutres de mer n'ont pas l'épaisse couche de graisse qui isole les morses et les baleines. Et pourtant, ces petits mammifères semi-aquatiques peuvent rester au chaud et même au sec pendant la plongée, en emprisonnant des poches d'air chaud dans des couches denses de fourrure.
Inspirés par ces nageurs flous, les ingénieurs du MIT ont maintenant fabriqué des peaux caoutchouteuses ressemblant à de la fourrure et les ont utilisées pour identifier un mécanisme par lequel l'air est emprisonné entre les poils individuels lorsque les peaux sont plongées dans un liquide.
Les chercheurs s'intéressent particulièrement à l'amélioration des combinaisons de surf, où l'athlète se déplace fréquemment entre les environnements aériens et aquatiques, explique Anette (Peko) Hosoi, professeur de génie mécanique et chef associé du département au MIT.
Les biologistes avaient observé que les castors et autres mammifères semi-aquatiques piègent ou entraînent de l'air dans leur fourrure. Mais, comme le note Alice Nasto, étudiante diplômée, il n'y avait pas de compréhension mécanique approfondie de ce processus. C'est là que nous intervenons.
L'équipe a élaboré un plan : fabriquer des surfaces ressemblant à de la fourrure de différentes dimensions, plonger les surfaces dans un liquide à des vitesses variables et utiliser l'imagerie vidéo pour mesurer l'air emprisonné dans la fourrure lors de chaque plongée.
Pour créer des surfaces poilues, Nasto a d'abord créé plusieurs moules en utilisant un logiciel de conception simple pour découper au laser des milliers de minuscules trous dans de petits blocs d'acrylique, imitant les poils de castor dans leurs dimensions et leur espacement. Elle a ensuite rempli les moules avec un caoutchouc souple et a retiré les surfaces résultantes une fois qu'elles ont durci, créant des peaux douces de poils fins.
Les chercheurs ont monté chaque surface sur une scène motorisée verticale, avec les poils tournés vers l'extérieur, et ont immergé les surfaces dans de l'huile de silicone, un liquide qu'ils ont choisi car il facilitait l'observation de la formation de poches d'air.
Les surfaces avec une fourrure plus dense qui ont été plongées dans le liquide à des vitesses plus élevées retiennent généralement une couche d'air plus épaisse dans les cheveux, a observé Nasto. L'équipe a ensuite développé un modèle simple pour décrire cet effet de piégeage de l'air en termes mathématiques précis.
Nous avons maintenant quantifié l'espace de conception et pouvons 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 celles-ci ne le feront pas', déclare Hosoi. Quelles sont les informations dont vous avez besoin si vous allez concevoir une combinaison de plongée. Bien sûr, vous pourriez faire une combinaison très poilue qui ressemble à Cookie Monster et qui emprisonnerait probablement de l'air, mais ce n'est probablement pas la meilleure façon de procéder.