Potapljaški dopust ne odpira vsak dan možne tehnološke inovacije, še manj pa tisti, ki vključuje ušesni vosek. Pa vendar, prav to se je zgodilo za Alexis Noel.
Kandidat za doktorat iz strojništva na Georgia Institute of Technology je opisal svoje potovanje s potapljanjem, poznejšo zamašeno uho njenega fanta in krivca - ušesni vosek, ki je voditelju Davidu Huu zataknil vodo za ušesno kapljico. V nobenem trenutku sta se oba lotila podrobnih razprav o lepljivi snovi.
Potem je zadelo: Kaj se lahko še naučimo iz ušesnega voska?
Noel, ki ga zanima, voska razlaga, da se voskasti material nenehno "poudarja in oblikuje" v različne oblike zaradi premikov čeljusti, ki prisilijo ušesni kanal, da se med ovalnimi in okroglimi oblikami premeša. Te spremembe na koncu zlomijo ušesni vosek, kar na koncu povzroči, da pade iz ušesa (čeprav v majhnih, komaj vidnih kosih).
Kar zadeva sposobnost ušesnega voska, da filtrira prašne delce, pravi, da filtrira prah še preden izstopi iz ušesa. Ta postopek se začne, ko ušesni vosek obloži ušesne dlake in ustvari spletno strukturo. Ta struktura, je pojasnila, "zelo verjetno" najdemo v ušesih vseh sesalcev in igra vlogo pri zbiranju prahu.
"Ko zrak kroži v ušesu in iz njega, se lepljiva tekočina zgrabi prašne delce, " pravi Noel. Ušesni vosek sčasoma postane nasičen s prahom, zaradi česar se potem zlomi in pade iz ušesa.
Ljudje običajno rezervirajo ušesni vosek za bombažne brise. Toda Noel se je vprašal, ali bi bilo to mogoče uporabiti izven ušesnega kanala?
"Predvidevam filtriranje zraka na domu, " pravi Noel o eni od možnih aplikacij, ki se nanaša na AC enote in prenosne zračne filtre. "Filter, podoben ušesnemu vosku, lahko traja dlje od običajnih očesnih mrež."
Ona in njen takratni dodiplomski raziskovalec Zac Zachow sta začela proučevati tekočinske lastnosti ušesnega voska za prašiče, pse, ovce in zajce. Študiranje ušesnega voska za živali, namesto človeškega, je pomenilo izogibanje velikim količinam papirja, potrebnih za slednje, kar jim je omogočilo, da se toliko prej zaposlijo. Njihovo pričakovanje je bilo, da bodo lastnosti tekočine nihale med vsako živaljo, a tisto, kar so odkrili, je presenetilo.
Alexis Noel in njena ekipa so zbirali in preučevali vzorce ušesnega voska pri različnih živalih. (A. Noel, Z. Zachow in D. Hu, Georgia Tech) "V sodelovanju z Georgia Tech smo zbrali vzorce mrtvih živali iz drugega laboratorija, " pravi Noel. Pojasnjuje, da je bila njihova viskoznost ušesnega voska "popolnoma enaka, bodisi iz drobnega zajca ali velikega prašiča. Lastnosti tekočine so bile enake. "Ne glede na onesnaževalce (blato, umazanijo, prah itd.) Je ušesni vosek še naprej tekel znotraj ušesa.
Noel se mu zdi zanimivo, da ima ušesni vosek velike živali enake lastnosti kot manjši, vendar ni bila povsem presenečena, saj meni, da tekočine, kot so sluznica ali kri, običajno ostanejo dosledne pri živalih.
Zdaj oborožen z informacijami o lastnostih tekočine v ušesnem vosku, Noel načrtuje oceno največje zmogljivosti ušesnega voska za zadrževanje prahu - človeške in živalske. Radovedna je o tem, "koliko prahu je potrebnega, da prideš do te drobne države."
Nato pride do pridobivanja podatkov. "Ogledali si bomo mesto loma vzorcev ušesnega voska z različno koncentracijo prahu, " pojasnjuje. "V vzorce ušesnega voska bomo dodajali prah in opazovali, ali se pojavi zlom, ter gradili točko zloma glede na koncentracijo prahu." Noel dodaja, da to lahko zagotavlja informacije o dolgoživosti prihodnjih filtracijskih sistemov.
Človeški ušesni vosek je učinkovit pri zbiranju prahu, ker ustvarja mrežo okoli ušesnih dlak. (A. Noel, Z. Zachow in D. Hu, Georgia Tech) Noel razlaga, ko že potekajo raziskave, pri čemer je treba pri tem prikrajšati potencialne aplikacije, vendar je nekoliko prezgodaj. Še naprej načrtuje sistem za filtriranje zraka v domu, ki vsebuje snov iz ušesa, ki je optimizirana za največjo možno količino prahu in loma. Še vedno pa se ji vrtijo kolesa. Kot navdušena vesoljska oboževalka pravi, da bi jo nekega dne "rada, da jo nanesemo na nekaj vesolja".
Beth Rattner, izvršna direktorica Inštituta za biomimirijo s sedežem v Montani, je z veseljem izvedela o Noelovih raziskavah.
"Vedno smo navdušeni, ko slišimo o sodelovanju znanstvenikov z novimi raziskovalnimi priložnostmi in kako bi lahko spodbudili kreativne, bolj trajnostne tehnologije, " pravi Rattner. "Zlasti fascinantno je, da gre za ušesni vosek, ki ga vsi živimo vsak dan, o katerem pa le redko pomislimo. Upajmo, da bomo nekega dne našim bralcem na AskNature.org povedali o visokotehnoloških zračnih filtrih, navdihnjenih z ušesnim voskom, poleg vodnih filtrov, ki jih navdihujejo kitovi baleen in beljakovine akvaporina. "
AskNature.org je spletna stran Inštituta za biomimikrijo, ki skupnosti omogoča iskanje, kuracijo in oblikovanje trajnostnih strategij in rešitev oblikovanja, ki jih vse navdihuje narava.
Mark Dorfman je bil v Biomimikriji 3.8 - sestrski organizaciji Inštituta 10 let delal kot kemik biomimikrije. Noelove raziskave ušesnih voskov silijo v misel na meduze.
Ko meduze črpajo svoje telo, pojasni, ustvarijo vrtince, ki ustvarijo določen pretok. To lahko pomeni, da bodo prihodnji sistemi za filtriranje prahu morda vključevali viseče cevi, podobne stingerju, ki delujejo v tandemu s snovmi, podobnim ušesnemu vosku, vse z namenom, da delce ustrezno usmerijo, zajamejo in filtrirajo.
Dorfmanova je prav tako zanimala drobne lastnosti ušesnega voska, za katere meni, da bi lahko imele neko potencialno komercialno vrednost.
"Industrijski procesi so pogosto nenehni, ne pa šaržni, zato je zaustavitev operacij za čiščenje filtracijskih sistemov nekaj, kar se upravljavci poskušajo izogniti, " pravi. „Zato ideja o lepljivih snoveh, ki lovijo delce v zraku, pogosto ni bila zaželena možnost. Če pa lepljiva snov ob nasičenosti z delci spremeni svoje lastnosti, tako da bi odpadla ne glede na spletno podlago, na katero je bil pritrjen, menim, da bi to lahko bilo zanimivo kot uporabna rešitev. "
Tudi kolesa Dorfmana se vrtijo.
"Morda bi lahko obstajal sistem, v katerem bi plast, ki je podobna ušesnemu vosku, nanašal v plasteh, tako da se površinska plast nasiči in odpade, zato je izpostavljena nova, nova plast, ki zajema delce, " pravi. "Še vedno me osupne dejstvo, da narava vedno razkrije presenetljive nove strategije za navdih rešitve za sodobne industrijske izzive."
Za Noela se iskanje rešitev v naravi ne konča pri ušesnem vosku. Raziskuje mačje jezike. Noel je imel celo srečo opazovati tigrov jezik, okoliščina, ki je nastala potem, ko je konec lanskega leta umrl tigar v atlantskem živalskem vrtu Kavi.
Mačji jeziki so pokriti z gibkimi bodicami, ki se oprimejo krzna in jih raztrgajo. Noel pravi, da se pri vsem tem igra preučevanje sil za prebijanje.
"Predvidevamo nekakšno edinstveno aplikacijo ščetk, ki je enostavna za čiščenje, ki izhaja iz tega dela mačjega jezika, " pravi Noel. "Lahko si predstavljam človeško ali hišno krtačo, vendar bomo preučili tudi alternativne aplikacije, kot so tehnologije čiščenja preprog."
Vse te raziskave so zagotovo vsaj zanimive. Kam gre od tu?
Recimo samo, da bomo vsekakor držali uho za prihodnje podrobnosti.
