Кулик: африканская птица вдохновляет на создание лучшей и более экологичной бутылки для воды

Крупный план перьев птицы, обладающей сверхъестественной способностью удерживать воду во время полета, может вдохновить на создание следующего поколения абсорбирующих материалов.

Исследователи из Университета Джона Хопкинса и Массачусетского технологического института использовали микроскопы высокого разрешения и 3D-технологии, чтобы запечатлеть беспрецедентный вид перьев обитающих в пустыне куликов, демонстрируя уникальную архитектуру их перьев и впервые показывая, как они могут удерживать столько воды.

Как африканская птица может вдохновить на создание лучшей бутылки для воды

Удивительно видеть, как природа создала структуры, которые настолько эффективно поглощают и удерживают воду", - сказал соавтор Йохен Мюллер, доцент кафедры гражданского строительства и системной инженерии университета Джона Хопкинса, специализирующийся на интеллектуальных материалах и дизайне.

Они считают, что результаты могут привести к новым творениям, вдохновленным биологией, с инженерной точки зрения, согласно Phys.org.

Чтобы избежать хищников, кулик в африканских пустынях обычно гнездится примерно в 20 милях от водопоев.

Чтобы принести воду измученным жаждой птенцам, взрослые самцы демонстрируют один из лучших природных примеров вынашивания, сбора воды и полета с ней домой, экстраординарный подвиг, ставший еще более замечательным, учитывая, что кулик переносит около 15% своего веса в воде и сохраняет большую ее часть в безопасности во время полета домой со скоростью примерно 40 миль в час, который занимает около получаса.

Известно, что единственные птицы, которые удерживают воду таким образом, - это самцы кулика-кулика - их специально адаптированные перья на брюхе являются ключевыми.

Другие исследователи обнаружили эти невероятные перья на животе более 50 лет назад. Однако только здесь, используя современные технологии, команда может наконец продемонстрировать, как работают перья.

Мюллер и инженер Массачусетского технологического института Лорна Дж. Гибсон использовали сканирующую электронную микроскопию, микрокомпьютерную томографию, световую микроскопию и 3D-видеосъемку, чтобы изучить микроструктуру брюшных перьев, сосредоточив внимание на стержнях, которые составляют лишь часть ширины человеческого волоса, и еще более крошечных отдельных усиках.

Перья были исследованы под большим увеличением, как сухие, так и влажные. Затем сухие перья макали в воду, вытаскивали и снова погружали, как у кулика на водопое, движением столь же деликатным, сколь и критичным.

Мюллер назвал индивидуальную структуру перьев "великолепной" с компонентами, оптимизированными для удержания воды различными способами, включая то, как они изгибаются, как усики образуют защитные скопления, похожие на палатки, при намокании и как трубчатые структуры в каждой усике улавливают воду.

Отдельные перья удерживали воду в зарослях бородок у ствола, а закрученные бородки у кончика действовали почти как колпачки.

Возможные области применения включают разработку сетки для сбора и удержания воды от тумана и росы в пустынных регионах, а также разработку бутылки для воды, которая предотвращает раздражающее раскачивание и расплескивание.

Он рассматривает дизайн бутылки для воды или спортивного рюкзака, который надежно удерживает большое количество жидкости, но включает внутреннюю систему, похожую на перо, которая не дает воде расплескиваться, когда кто-то движется с ней. Он считает, что бегуны оценили бы гидратационный пакет или водяной пузырь, которые могли бы это сделать.

Он также представляет медицинские тампоны следующего поколения, которые будут проще в использовании, "в которых вы можете эффективно впитывать жидкость, но ее гораздо легче выпускать", - говорит он, отмечая, что функция выпуска была проблемой при сборе образцов для назального теста на COVID-19 во время пандемии.