Ученые из Массачусетского технологического института в США (MIT) разработали похожую на шерсть резиновую шкуру, чтобы изучить, как она ведет себя под водой. Эта работа помогает понять, почему шерсть бобров под водой не смачивается. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Fluids, пишет пресс-служба.

Поводом для исследования послужила проблема, увиденная группой студентов MIT в Таиланде. Молодежь озаботилась здоровьем серферов, которые вынуждены часами мокнуть в воде. Идея была в том, чтобы снабдить их такой одеждой, которая не держит воду. По возвращении домой руководитель группы Анетт Хосой (Anette (Peko) Hosoi), профессор механики и исполнительный директор департамента MIT, поручила студентам изучить вопрос. Выяснилось, что шкуры бобров и морских выдр — лучший пример для подражания. Эти животные покрыты двумя типами волосков: длинными и тонкими, которые прикрывают более короткие толстые волоски, называемые подшерстком. Биологи утверждают, что длинные волоски не дают пройти воде в подшерсток. Но механизм этого явления изучен не был.

Тогда студенты разработали точную копию шерсти бобра из искусственных материалов. В акриловых блоках сделали тысячи дырок и воткнули туда резинки из полидиметилсилоксана (PDMS). Затем резинки смазали силиконовым маслом, чтобы посмотреть, как образуются воздушные карманы при погружении в жидкость.

Проведя серию экспериментов, ученые обнаружили, что более толстый слой воздуха между волосками образуется в образцах с более густым «мехом» при быстром погружении. Тогда они создали модель, описывающую, сколько воздуха захватит шерсть при определенной скорости погружения. Промежутки между волосками ученые представили в виде трубочек.

«Мы выяснили, что вес воды толкает воздух внутрь, но вязкость жидкости сопротивляется потоку из-за трубочек. Вода прилипает к этим волоскам и не проходит вниз к шкуре», — цитирует пресс-служба Хосой.

Резиновая шкура ведет себя под водой как шерсть бобров. Фото: Felice Frankel

На основе вычислений и опытов ученые научились предсказывать, как быстро воздушный слой окружит шерсть. Зная густоту и длину меха, скорость погружения, теперь можно создать материал для гидрокостюма.

Кроме Хосой в работе приняли участие студентка Алис Насто (Alice Nasto), постдок Хосе Альварадо, математик Пьер-Томас Брун (Pierre-Thomas Brun), Марианна Регли (Marianne Regli) и Кристоф Клане (Christophe Clanet) — оба из Эколь политекник (Франция).