Nem minden nap jelent meg búvár vakáció az utat a lehetséges technológiai újításokra, még kevésbé azokra, amelyek a fülvajjal járnak. Pontosan így történt Alexis Noel.
A grúziai technológiai intézet gépészmérnöki doktori jelöltje a búvárkodás útját, a barátja későbbi, vízzel eldugult fülét, valamint a bűnösét - fülzsírját - tartotta a vízét csapda mögött csapdába, professzorának, David Hu-nak. Rövid időn belül a két részleget részletesen megvitatták a ragadós anyagról.
Aztán megszólalt: Mit lehet még megtanulni a fülzsírból?
Érdekes, Noel elmagyarázza, hogy a viaszos anyagot folyamatosan „feszítik és formálják” különféle formákba az állkapocs-mozgások miatt, amelyek a fülcsatornát az ovális és a kerek formák közé kényszerítik. Ezek a változások végül megtörik a fülviaszt, végül az okozza, hogy esik ki a füléből (bár apróbb, alig látható darabok).
Amikor a earwax képes a porrészecskék kiszűrésére, azt mondja, hogy a port jóval a szűrés előtt szűrheti. Ez a folyamat akkor kezdődik, amikor a fülviasz bevonja a fülhajat és létrehoz egy hálószerű szerkezetet. Ez a szerkezet - magyarázza - „nagyon valószínű” minden emlős fülében megtalálható, és szerepet játszik a porgyűjtésben.
"Ahogy a levegő kering a fülből és a fülből, a porrészecskéket megragadja a ragadós folyadék" - mondja Noel. A fülviasz végül telítetté válik a porral, ami aztán törést okoz, és kiesik a fülből.
Az emberek általában fülviaszt tartanak a pamut tamponokhoz. De Noel azon töprengett, vajon lehet-e ennek gyakorlati felhasználása a fülcsatornán kívül?
„Arra készülek, hogy otthoni levegőszűrést végezzek” - mondja Noel az egyik lehetséges alkalmazásról, amely a váltakozó áramú egységekre és a hordozható légszűrőkre utal. "A fülviaszszerű szűrő hosszabb ideig tarthat, mint a hagyományos hálószűrők."
Ő és akkori egyetemi kutatója, Zac Zachow megkezdte a disznó-, kutya-, juh- és nyúl fülviasz folyadék tulajdonságainak vizsgálatát. Az állati fülzsír tanulmányozása az ember helyett azt jelentette, hogy el kell kerülni az utóbbihoz szükséges nagy mennyiségű papírmunkát, lehetővé téve számukra, hogy sokkal hamarabb dolgozzanak. Azt várták, hogy a folyadék tulajdonságai ingadoznak az egyes állatok között, de amit felfedeztek, meglepő volt.
Alexis Noel és csapata különféle állatok fülviasz-mintáit gyűjtötte és tanulmányozta. (A. Noel, Z. Zachow és D. Hu, a Georgia Tech) "Egy másik laboratóriumból, a Georgia Tech-rel együtt, mintákat gyűjtöttünk halott állatokból" - mondja Noel. Elmagyarázza, hogy fülviasz-viszkozitásuk pontosan azonos volt, akár apró nyúlból, akár nagy sertésből származik. A folyadék tulajdonságai azonosak voltak. ”A szennyeződéstől (széklet, szennyeződés, por stb.) Függetlenül, a fülviasz folyamatosan folyott a fülön.
Noel érdekesnek találta, hogy egy nagy állat fülviasza ugyanazokkal a tulajdonságokkal rendelkezik, mint egy kisebb, de ő nem volt teljesen meglepve, figyelembe véve, hogy a folyadékok, mint például a nyálkahártya vagy a vér általában állandók.
A Noel, amelyet a fülviasz folyadék tulajdonságaival kapcsolatos információkkal felfegyverkezve tervez felmérni a fülviasz maximális pormegtartó képességét - mind az ember, mind az állatok. Kíváncsi, hogy mennyi por szükséges ahhoz, hogy ebbe a morzsás állapotba kerüljön.
Aztán jön az adatok kinyerése. "Megvizsgáljuk a fülviasz-minták töréspontját, amelyek változó porkoncentrációval rendelkeznek" - magyarázza. „A port hozzáadunk a fülviasz-mintákhoz, megfigyeljük, hogy nincs-e törés, és ábrázoljuk a törési pontot a porkoncentrációval szemben.” Noel hozzáteszi, hogy ez információt nyújthat a jövőbeni szűrőrendszerek hosszú élettartamáról.
Az emberi fülviasz hatékonyan gyűjti a port, mivel hálót hoz létre a fülszőr körül. (A. Noel, Z. Zachow és D. Hu, a Georgia Tech) Noel kifejti, hogy a kutatás folytatásával a potenciális alkalmazások elmaradása ebben a szakaszban kissé korai. Folytatja az otthoni levegőszűrő rendszer elképzelését, amely fülviaszszerű anyagot tartalmaz, a maximális porkapacitásra és törési pontokra optimalizálva. Ennek ellenére a kereke forog. Lenyűgöző űrrajongóként azt mondja, hogy egyszer szerette volna, ha valamelyik űrben alkalmazható lenne.
Beth Rattner, a missoulai Montana székhelyű Biomimicry Intézet ügyvezető igazgatója örömmel hallgatta meg Noel kutatásait.
"Mindig örülünk, hogy tudósok bevonása az új kutatási lehetőségekbe és az, hogy miként ösztönözhetik a kreatív, fenntarthatóbb technológiákat" - mondja Rattner. „Különösen lenyűgöző, hogy ez magában foglalja a fülzsírot, olyasmire, amellyel minden nap együtt élünk, de ritkán gondolkodunk rajta. Remélhetőleg egy napon a AskNature.org olvasóinak elmondjuk a fülviasz ihletésű csúcstechnológiájú légszűrőiről, valamint a bálnabála és az aquaporin fehérjék által ihletett vízszűrőkről. ”
Az AskNature.org egy Biomimicry Institute webhely, amely lehetővé teszi a közösség számára, hogy fenntartható tervezési stratégiákat és megoldásokat keressen, kurátozzon és hozzon létre, amelyek mindegyikét a természet ihlette.
A Biomimicry 3.8-ban - az intézet testvére szervezetében - Mark Dorfman tíz éve dolgozik biomimikrikus vegyészként. Noel fülviasz-kutatása arra készteti a medúzát, mindent.
Amikor a medúza pumpálja a testét, magyarázza, vortort generál, amely meghatározott áramlást hoz létre. Ez azt jelentheti, hogy a jövőben a porszűrő rendszerekbe felfüggesztett tapadócsövek tartozhatnak, amelyek párhuzamosan működnek a fülviasz-szerű anyagokkal, mindezt annak érdekében, hogy a részecskéket megfelelően irányítsák, elfogják és kiszűrjék.
Dorfman is érdekelte a fülzsír morzsoló tulajdonságait, amelyek szerinte bizonyos potenciális kereskedelmi értéket hordozhatnak.
"Az ipari folyamatok gyakran folyamatosak, nem szakaszosak, tehát a műveletek bezárása a szűrőrendszerek tisztításához az, amit a vezetők megpróbálnak elkerülni" - mondja. „Ezért a levegőben lévő részecskéket csapdába ejtő ragacsos anyagok elképzelése gyakran nem volt kívánatos lehetőség. Ha azonban a ragacsos anyag megváltoztatja tulajdonságait a részecskékkel való telítettség során, úgy, hogy leesik minden olyan hálószerű hordozóról, amelyhez csatlakozik, akkor úgy gondolom, hogy megújuló érdeklődésű, mint életképes megoldás. ”
Dorfman kerekei is forognak.
"Lehet, hogy létezik egy olyan rendszer, amelyben fülviasz-szerű anyagot rétegekben alkalmaznak úgy, hogy amint a felületi réteg telítetté válik és leesik, egy friss, új részecske-felvevő réteg kerül kitettségre" - mondja. "Még mindig meghökkent az a tény, hogy a természet mindig meglepő új stratégiákat tár fel a modern ipari kihívások inspiráló megoldásainak felkutatására."
Noel számára a természetben a megoldások keresése nem ér véget a fülzsírral. Már macska nyelveit kutatja. Noelnek még szerencséje volt egy tigris nyelvének megfigyelése - ez a körülmény akkor fordult elő, amikor az Atlanta Állatkert tigris, Kavi tavaly végén meghalt.
A macska nyelveket rugalmas tüskék borítják, amelyek megragadják a kusza a szőrzetbe, és szétvágják őket. Noel szerint a punkciós erők tanulmányozása mindezen szempontból fontos szerepet játszik.
"Elképzelünk, hogy valamiféle egyedi, elbomlasztó, könnyen tisztítható kefe-alkalmazás jöhet létre ebből a macska nyelvműveből" - mondja Noel. "Könnyen el tudom képzelni egy emberi vagy háziállat kefét, de alternatív alkalmazásokat is megvizsgálunk, például a szőnyegtisztító technológiákat."
Ez a kutatás minden bizonnyal érdekes, enyhén szólva. Honnan megy innen?
Tegyük fel, hogy biztosan figyelni fogunk a jövőbeli részletekre.
