O pasăre africană ar putea inspira o sticlă de apă mai bună

Pasărea ale cărei pene au o abilitate nemaipomenită de a reține apa în timpul zborului ar putea inspira următoarea generație de materiale absorbante și o sticlă de apă mai bună.

Cu microscoape de înaltă rezoluție și tehnologie 3D, cercetătorii de la Universitatea Johns Hopkins (SUA) și de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts (MIT; tot din SUA) au surprins o imagine fără precedent a penelor găinușei de nisip, arătând arhitectura singulară a acestora și dezvăluind pentru prima dată cum pot ține atât de multă apă.

• Un nou crater pe Lună, cu un diametru de 225 de metri, a fost fotografiat cu…
• Oamenii de știință s-au înșelat! Cât de mult contează genele cu adevărat?

„Este super fascinant să vezi cum a reușit natura să creeze structuri atât de perfect eficiente pentru a absorbi și a reține apa”, a spus coautorul Jochen Mueller, profesor asistent la Departamentul de Inginerie Civilă și de Sisteme din cadrul Johns Hopkins, care este specializat în materiale inteligente și proiectare.

„Din perspectivă inginerească, credem că descoperirile ar putea duce la noi creații bio-inspirate”, spune acesta, citat de Eurek Alert.

Lucrarea este publicată în The Royal Society Interface.

Modul extraordinar în care găinușa de nisip transportă apă la cuib

Găinușele de nisip găsite în deșerturile africane cuibăresc în mod obișnuit la aproximativ 32 de kilometri de oaze pentru a fi în siguranță față de prădători. Pentru a aduce apă acasă la puii însetați, masculii adulți efectuează unul dintre cele mai bune exemple de îngrijire din natură, strângând apă și zburând „acasă” cu ea, o ispravă și mai extraordinară având în vedere că găinușa ține aproximativ 15% din greutatea corporală în apă și păstrează o mare parte din ea în siguranță în timpul unui zbor la aproximativ 64 km/h spre casă, care durează aproximativ o jumătate de oră.

Masculii găinușei de nisip sunt singurele păsări despre care se știe că rețin astfel apa: penele lor special adaptate de pe burtă sunt cheia.

Alți cercetători au documentat pentru prima dată aceste pene extraordinare de pe burtă acum mai bine de 50 de ani. Dar doar cu tehnologia actuală echipa poate demonstra în sfârșit cum funcționează penele.

Penele care vor duce la o sticlă de apă mai bună

Mueller și inginera MIT Lorna J. Gibson s-au concentrat asupra microstructurii penelor de pe burtă folosind microscopia electronică cu scanare, tomografia microcomputerizată, microscopia luminoasă și videografia 3D, uitându-se îndeaproape la ramuri, fiecare dintre acestea având doar o fracțiune din lățimea unui fir de păr uman, și la barbulele individuale chiar mai mici de atât.

Echipa a mărit foarte mult penele, observându-le atât uscate, cât și umede. Apoi, într-o mișcare pe cât de delicată, pe atât de crucială, în timp ce erau mărite, penele uscate au fost scufundate în apă, scoase, apoi scufundate din nou, exact cum ar face o găinușă într-o oază.

„Când faci acest tip de muncă, nu poți nici măcar să respiri, altfel împrăștii totul”, a spus Mueller.

Mueller a descris structura individuală a penei ca fiind „magnifică”, cu componente optimizate în mai multe moduri pentru a reține apa, incluzând modul în care se îndoaie, modul în care barbulele formează grupuri de protecție ca un cort atunci când sunt umede și modul în care structurile tubulare din fiecare barbulă captează apa.

Penele individuale țineau apa într-o pădure de barbule de lângă ramură, lucrând împreună cu barbulele ondulate de lângă vârf, acționând aproape ca niște capace.

„Acest lucru ne-a entuziasmat, vederea acestui nivel de detaliu. Asta este ceea ce trebuie să înțelegem pentru a folosi aceste principii pentru a crea materiale noi”, a spus Mueller.

Un pas înainte către noi materiale

Echipa a modelat, de asemenea, aportul de apă al penelor. Mueller și Gibson se așteaptă că descoperirile lor să sprijine proiectele viitoare de inginerie care necesită absorbție controlată, reținere sigură și eliberare ușoară a lichidelor.

Aplicațiile posibile includ proiectarea de plase pentru colectarea și reținerea apei din ceață și rouă în regiunile deșertice; și o sticlă de apă mai bună concepută pentru a preveni balansarea.

Pentru această sticlă de apă mai bună sau pentru un rucsac sport, Mueller se gândește la un design care să rețină în siguranță mult lichid, dar care include un sistem interior asemănător unei pene care împiedică apa să se balanseze în timp ce persoana se mișcă. El crede că un pachet de hidratare sau un rezervor de apă care ar putea face acest lucru ar fi deosebit de apreciate de alergători.

Vă recomandăm să citiți și:

Un laborator finanțat de stat lucrează la Neuralinkul chinezesc

Restaurarea coralilor, posibilă cu ajutorul instrumentelor inspirate din arta minimalistă

Internetul cuantic ar putea fi atins cu nanostructuri de diamant

De ce au lansat cercetătorii țesut cardiac pe Stația Spațială Internațională?