Команда студентов, работающих с Джонатаном Борейко, адъюнкт-профессором машиностроения в Технологическом институте Вирджинии, обнаружила метод, который используют утки, чтобы полностью не промокать во время плавания.
Когда утка выходит из воды, она встряхивают перьями и становится сухой. Это означает, что вода не может добраться до основания пористой структуры перьев.
Сначала команде нужно было убедиться, что вода может проникать только непосредственно через перья, а не просто просачиваться по их внешним краям. Чтобы добиться этого, авторы моделировали по одному перышку за раз, оставляя открытым только небольшой участок.
Исследователи запечатали каждый слой, отступая на одинаковое расстояние между перьями. Далее они вылили воду на верхнюю открытую поверхность. Стек помещался в барокамеру, и давление газа использовалось для того, чтобы протолкнуть воду вниз через перья. На дне была установлена камера, чтобы наблюдать за водой, проходящей через слои.
В перьях есть отверстия микроразмера, через эти крошечные щели проходит вода под давлением. Утка, сидящая на поверхности пруда, не испытывает никакого давления воды. Однако когда птица ныряет вниз, они сталкивается с постоянным увеличением гидростатического давления, что знакомо любому, кто погружается глубоко под воду.
Авторы обнаружили, что по мере увеличения числа слоев перьев увеличивается давление, которое необходимо для проталкивания воды. Это устанавливает своего рода базовую линию, максимальное давление, до которого перья удерживают входящую в них воду, но не позволяют воде достичь кожи утки.
Также авторы заметили, что разные виды уток, как правило, имеют точное количество слоев перьев, необходимых для того, чтобы не промокнуть полностью во время ныряния. Например, у кряквы четыре слоя перьев. Максимальная глубина, на которую ныряет типичная кряква, соответствует гидростатическому давлению, которое могут выдержать ее три слоя. Таким образом, по крайней мере один слой перьев остается сухим после погружения, позволяя утке оставаться сухой.
Синтетические перья дали почти идентичные результаты во время испытаний. Также у ученых в планах использовать полученные знания при создании водных транспортных средств. Например, можно нанести многослойные синтетические перья на внешнюю поверхность лодки, чтобы она легче перемещалась по воде.
Читать далее
Боевой дрон впервые без приказа человека выследил противника и атаковал
Новый экзоскелет сокращает нагрузку для человека во время ходьбы
Математическая модель мозга позволит ИИ мыслить как человеку