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MIT desarrolla trajes de neopreno peludos inspirados en Beaver para mantener calientes a los surfistas

MIT desarrolla trajes de neopreno peludos inspirados en Beaver para mantener calientes a los surfistas

[Fuente de imagen: MIT]

Los investigadores del MIT observaron a los castores para investigar cómo las pequeñas criaturas se mantienen calientes en el agua helada. Ahora, están aplicando la protección del castor para desarrollar un traje de neopreno peludo para mantener calientes a los surfistas.

Los castores viven más comúnmente en áreas del norte que experimentan temperaturas invernales increíblemente frías. Si bien muchas criaturas árticas usan flubber para aislarse del frío, los castores deben usar medidas alternativas para mantenerse ágiles y vivos.

Los castores pueden no tener mucha grasa, pero tienen otra adaptación importante. A los pequeños mamíferos les crecen dos tipos de pelos especializados que cubren la totalidad de su cuerpo. La capa más externa se compone de gruesos guarda el cabello que es particularmente eficaz para repeler el agua. Las hebras largas y rígidas están recubiertas con un aceite hidrófugo secretado por las glándulas sebáceas de los castores. El aceite actúa para impermeabilizar el cabello al repeler activamente el agua.

Debajo del protector, el cabello está debajo del pelaje. La piel corta y densamente compacta del pelaje atrapa el aire caliente mientras el castor se sumerge en el agua helada. Los componentes de piel mantienen el agua fuera y retienen el aire como un aislante increíblemente eficaz. Los castores pueden carecer de grasa aislante espesa, sin embargo, al atrapar bolsas de aire, los castores pueden permanecer bajo el agua por más de 15 minutos.

Las capacidades de impermeabilización de Beaver intrigaron a los investigadores e ingenieros del MIT, lo que los llevó a intentar replicar los efectos en un material sintético. El material tiene múltiples posibilidades, incluido el uso en un traje de neopreno ligero.

Los surfistas entran y salen del agua cíclicamente, de forma similar a como los animales semiacuáticos, como el castor, entran y salen constantemente de sus hogares acuáticos.

“Estamos particularmente interesados ​​en los trajes de neopreno para surfear, donde el atleta se mueve con frecuencia entre el aire y el agua”, dice Anette (Peko) Hosoi, profesora de ingeniería mecánica y jefa asociada del departamento del MIT.

El equipo, dirigido por Hosoi, investigó el pelaje para desarrollar múltiples prototipos con diferentes características.

“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”, continúa Hosoi.

Cómo construyeron un traje de castor

El equipo fabricó varios moldes acrílicos que tenían miles de pequeños orificios cortados con láser espaciados por todo el bloque. Los investigadores investigaron múltiples moldes con diferentes longitudes y densidades. Luego, llenaron los moldes con una goma blanda de fundición conocida como PDMS (polidimetilsiloxano). Una vez curado, se extrajeron los pelos.

Uno por uno, los investigadores sumergieron las pieles sintéticas en agua. Las diferentes velocidades, profundidades y ángulos probados para determinar la configuración óptima. Una cámara capturó la cantidad de aire retenido durante la inmersión. La investigación reveló que los pelos más densamente empaquetados retienen más aire para las inmersiones que se ejecutan a velocidades más altas.

"Básicamente, encontramos que el peso del agua empuja el aire, pero la viscosidad del líquido se resiste al flujo (a través de los tubos)", explica Hosoi. "El agua se adhiere a estos pelos, lo que evita que el agua penetre por completo a su base ".

Utilizando una ecuación matemática, Hosoi y Nasto desarrollaron un material refinado para optimizar las capacidades de impermeabilización. La ecuación predijo con precisión las características de cuánto aire se puede retener, una novedad para la ciencia.

"La gente sabía que estos animales usan su pelaje para atrapar aire", dice Hosoi. "Pero, dado un trozo de pelaje, no podrían haber respondido a la pregunta: ¿atrapará aire o no? Ahora hemos cuantificado el espacio de diseño y puede decir: 'Si tienes este tipo de densidad y longitud de cabello y estás buceando a estas velocidades, estos diseños atraparán aire, y estos no'. ¿Cuál es la información que necesitas si vas a diseñar un traje de neopreno. Por supuesto, podrías hacer un traje de neopreno muy peludo que se parezca a Cookie Monster y probablemente atrape aire, pero probablemente esa no sea la mejor manera de hacerlo ".

Los trajes convencionales están hechos de una capa gruesa de caucho de neopreno aislante. Los trajes retienen bien el calor, sin embargo, son pesados ​​y pueden resultar restrictivos de usar. La piel sintética permite que la capa aislante contenga mucho menos material con un sustrato aún más delgado que hará que el traje sea más flexible.

Actualmente, la piel repelente puede mantener fuera el agua durante un corto período de tiempo. Las exposiciones prolongadas al agua o grandes presiones penetran en el pelaje. La exposición prolongada arruina sus características aislantes. Sin embargo, en casos como el de los surfistas, el traje solo permanece brevemente en el agua y a una profundidad mínima, lo que lo convierte en una solución óptima para los trajes de neopreno convencionales.

Escrito por Maverick Baker

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