Focas, baleias e morsas nadam alegremente em águas frias do oceano - mantidas aquecidas por uma espessa camada de gordura. As lontras marinhas, embora tão felizes como as águas, são relativamente esbeltas em comparação. O motivo? Seus magníficos casacos de pele. O pêlo espesso é aproximadamente mil vezes mais denso que o cabelo humano e pode reter as bolhas de ar, que isolam as lontras em água gelada.
Mas ninguém nunca havia olhado profundamente para a mecânica da pele, até agora. Uma equipe de pesquisadores do MIT examinou recentemente as propriedades da pele de lontra e castor, com a esperança de desbloquear seus segredos difusos. Seus resultados, publicados na revista Physical Review Fluids, podem servir como um guia para novos materiais bioinspirados, incluindo roupas quentes e peludas.
“Estamos particularmente interessados em roupas de mergulho para surfar, nas quais o atleta se desloca com frequência entre ambientes aéreos e aquáticos”, diz Anette (Peko) Hosoi, autora sênior do estudo e pesquisadora em engenharia mecânica do MIT, em um comunicado à imprensa. “Podemos controlar o comprimento, o espaçamento e o arranjo dos cabelos, o que nos permite projetar texturas para combinar com certas velocidades de mergulho e maximizar a região seca do traje de mergulho.”
Hosoi diz que o projeto foi inspirado por uma visita que ela fez a Taiwan com um grupo de estudantes. Eles visitaram uma fabricante de artigos esportivos que fez roupas de mergulho e a empresa perguntou se os alunos tinham alguma idéia sobre materiais ou ajustes sustentáveis ou biologicamente inspirados para fazerem as melhores roupas. De volta para casa, Hosoi encarregou a estudante de pós-graduação Alice Nasto de soluções de brainstorming. Nasto percebeu que a pele de mamíferos semi-aquáticos poderia ter alguma relevância para o problema, mas ninguém ainda havia investigado a mecânica de suas peles.
Os pesquisadores descobriram que pêlos longos protegem as gotículas de água, impedindo que eles escorreguem para dentro do pêlo, o que mantém bolsões de ar que isolam a pele da lontra, relata Weston Williams para The Christian Science Monitor . Para testar a idéia, eles fabricaram superfícies semelhantes a peles com milhares de pêlos de borracha macia, imitando pele de lontra ou castor. Eles então montaram as superfícies peludas em um estágio motorizado e as submergiram em óleo de silicone para examinar como a densidade dos cabelos impactava na formação de bolsões de ar. Descobriu-se que quanto mais denso o cabelo e quanto mais rápido o material estava submerso, mais ar ficava preso. A equipe foi capaz de expressar essas relações como uma equação, de acordo com o comunicado de imprensa.
As descobertas podem revolucionar o design do fato. "Atualmente, os fatos são feitos de materiais pesados de borracha de neoprene", diz Nasto à Williams. “Curiosamente, o ar é 10 vezes mais isolante do que a borracha de neoprene. Então, se você pudesse fazer um terno a partir de um tecido que contenha a mesma espessura de ar que a espessura de um terno de borracha típico, ele seria dez vezes mais isolante e também mais leve ”.
Mas esta pesquisa poderia ter aplicações muito mais amplas. A equação que descreve essa relação pode ser útil para processos de manufatura, como o revestimento por imersão industrial, ajudando os pesquisadores a calcular por quanto tempo mergulhar um objeto antes de começar a aprisionar o ar.
Não é completamente óbvio como os cabelos podem ser aplicados a um fato, mas os pesquisadores estão pensando nisso. "Claro, você poderia fazer uma roupa de borracha muito peluda que se parece com Cookie Monster e que provavelmente seria armadilha de ar", diz Hosoi no comunicado de imprensa. "Mas essa provavelmente não é a melhor maneira de fazer isso."
