Az hőt tároló szőrlabirintus

A jegesmedvék bundája jól ismert az északi sarkvidék tanulói számára, mivel a szőrszálak üregekkel rendelkeznek, hogy maximalizálják a szigetelő képességeket.

Azonban kínai kutatások most azt mutatják, hogy a jegesmedvék szőrzete sokkal több, mint egyszerű üreges csövek.
A Thermal Science című folyóiratban közzétett részletes matematikai elemzés kimutatta, hogy a szőrszálak bonyolult szerkezetűek, ami sokkal jobb hőszigetelővé teszi azokat, mint az egyszerű üreges szálak lennének. A jegesmedvék szőrszálainak mikroszkópos vizsgálata kimutatta, hogy belső szerkezetük membrán pórusokból áll, amit kínai egyetemek kutatói fedeztek fel. A legfrissebb elemzés szerint a pórusok szerkezete fraktálisan rendezett, egy sor ismétlődő mintázatból áll, amelyek kisebb dimenziókba nyúlnak.

A pórusok szerkezetének számítása szerint az aránya közel áll a „aranymetszéshez”, egy matematikai arányhoz, amely az örökké spirálódó fraktálok ideális dimenzióarányát mutatja. Az elemzés egyik tanulmánya szerint a vizsgált jegesmedve szőrszál belső szerkezetének dimenzióaránya 1,625, ami közel van az aranymetszéshez, amit Phi-nak is neveznek, és kb. 1,618; az aranymetszés „feltárhatja a jegesmedve szőrzetének lehetséges optimális szerkezetét” - áll a tanulmányban.

Annak ellenére, hogy fehérnek tűnik, a jegesmedve bundája átlátszó, segítve ezzel a környezeti hő abszorpcióját - mutat rá a tanulmány. Az átlátszó szőrszálak azonban könnyen visszaküldhetik a hőt a környezetbe, ha nincs meg a pórusok fraktális elrendezése.

Egy másik tanulmányban, néhány ugyanazok a szerzők, kiszámolták az egydimenziós hővezetés egyes „labirintusüregek” egyenletét a szőrszálban. A szerzők a kalkulusz alkalmazásával jutottak el egy differenciálegyenletig, amely megmutatja, hogyan terjed a hő a szőrszálakon keresztül.
Ezen tanulmányok, amelyek ugyanannak a kínai kutatócsoportnak a sorozatának legújabb darabjai, nem csupán tudományos gyakorlatok. Egy korábbi tanulmányukban, amit 2011-ben publikáltak a Thermal Science folyóiratban, azt állították, hogy a jegesmedvék szőrzetének szerkezetét és működését "sok lehetséges alkalmazási területen hasznosíthatják a jövőben, különösen szélsőséges esetek hőszigetelési tervezésekor".
A kutatók megjegyzik tanulmányaikban, hogy a jegesmedvék testhőmérsékletét 98,6 fokon tartják fenn olyan környezetben, ahol a hőmérséklet akár mínusz 76 fokra is lecsökkenhet.

A kínai kutatók nincsenek egyedül abban, hogy a jegesmedve szőrzetét mintának tekintik a jövőbeli hőgyűjtő és hőtartó termékek tervezése során. Néhány német tudós azzal kísérletezik, hogy rugalmas, könnyű anyagokat használjanak fel - olyan szerkezetekben, mint a jegesmedve szőrzete -, hogy napenergiát gyűjtsenek. A jelenlegi napenergia rendszerek merev gyűjtőket és tükröket használnak, de az új rendszerek „a jegesmedve bundájának átlátszó szigetelése és hőgyűjtési stratégiái inspirálják” - áll a kutatók jelentésében, amit az Energy and Buildings című folyóiratban online publikáltak.

Újdonságok? Hüm?

Hagyd, hogy értesítselek téged legújabb eseményeinkről, akcióinkról, kiadványainkról vagy ajánlatunkról.

Hasznos oldalak

0
Megosztás