Las focas, las ballenas y las morsas chapotean felices en las frías aguas del océano, mantenidas calientes por una gruesa capa de grasa. Las nutrias marinas, aunque tan felices de atravesar las aguas podrían ser relativamente esbeltas en comparación. ¿La razón? Sus magníficos abrigos de piel. La pelusa espesa es aproximadamente 1, 000 veces más densa que el cabello humano y puede atrapar burbujas de aire, que aíslan a las nutrias en agua helada.
Pero nadie había mirado profundamente la mecánica del pelaje, hasta ahora. Un equipo de investigadores del MIT examinó recientemente las propiedades de la piel de nutria y castor, con la esperanza de descubrir sus confusos secretos. Sus resultados, publicados en la revista Physical Review Fluids, podrían servir como guía para nuevos materiales bioinspirados, incluidos los trajes húmedos calientes y peludos.
"Estamos particularmente interesados en los trajes de neopreno para el surf, donde el atleta se mueve con frecuencia entre los ambientes de aire y agua", dice Anette (Peko) Hosoi, autora principal del estudio e investigadora de ingeniería mecánica en el MIT, en un comunicado de prensa. "Podemos controlar la longitud, el espaciado y la disposición de los pelos, lo que nos permite diseñar texturas para que coincidan con ciertas velocidades de inmersión y maximizar la región seca del traje de neopreno".
Hosoi dice que el proyecto se inspiró en una visita que hizo a Taiwán con un grupo de estudiantes. Visitaron a un fabricante de artículos deportivos que fabricaba trajes de neopreno y la compañía preguntó si los estudiantes tenían alguna idea de materiales o ajustes sostenibles o biológicamente inspirados para hacer mejores trajes. De vuelta a casa, Hosoi encargó a la estudiante de posgrado Alice Nasto soluciones de lluvia de ideas. Nasto se dio cuenta de que el pelaje de los mamíferos semiacuáticos podría tener cierta relevancia para el problema, pero aún nadie había profundizado en la mecánica de sus pieles.
Los investigadores descubrieron que los pelos de protección más largos atrapan las gotas de agua, evitando que se deslicen en la piel hacia la parte inferior de la piel, que contiene bolsas de aire que aíslan la piel de la nutria, informa Weston Williams para The Christian Science Monitor . Para probar la idea, fabricaron superficies similares a pieles con miles de pelos de goma suave, imitando la piel de nutria o castor. Luego montaron las superficies peludas en un escenario motorizado y las sumergieron en aceite de silicona para examinar cómo la densidad de los pelos afectaba la formación de bolsas de aire. Resultó que cuanto más denso era el cabello y más rápido se sumergía el material, más aire quedaba atrapado. El equipo pudo expresar esas relaciones como una ecuación, según el comunicado de prensa.
Los hallazgos podrían revolucionar el diseño del traje de neopreno. "Actualmente, los trajes de neopreno están hechos de materiales pesados de goma de neopreno", le dice Nasto a Williams. “Curiosamente, el aire es 10 veces más aislante que el caucho de neopreno. Entonces, si pudieras hacer un traje de un textil que atrapa el mismo grosor de aire que el grosor de un traje de goma típico, sería diez veces más aislante y también más liviano ”.
Pero esta investigación podría tener aplicaciones mucho más amplias. La ecuación que describe esta relación podría ser útil para procesos de fabricación como el revestimiento por inmersión industrial, ya que ayuda a los investigadores a calcular cuánto tiempo sumerge un objeto antes de que comience a atrapar aire.
No es completamente obvio cómo se pueden aplicar los pelos a un traje de neopreno, pero los investigadores están pensando en ello. "Por supuesto, podrías hacer un traje de neopreno muy peludo que se parezca a Cookie Monster y probablemente atraparía el aire", dice Hosoi en el comunicado de prensa. "Pero probablemente esa no sea la mejor manera de hacerlo".
