Les phoques, les baleines et les morses jaillissent joyeusement dans les eaux froides de l'océan, maintenues au chaud par une épaisse couche de graisse. Les loutres de mer, bien qu’elles soient tout aussi heureuses de naviguer entre les eaux, sont relativement sveltes en comparaison. La raison? Leurs magnifiques manteaux de fourrure. Le duvet épais est environ 1 000 fois plus dense que les cheveux et peut piéger les bulles d'air qui isolent les loutres dans de l'eau glacée.
Mais personne n’avait jeté les bases de la mécanique de la fourrure jusqu’à présent. Une équipe de chercheurs du MIT a récemment examiné les propriétés de la fourrure de loutre et de castor, dans l’espoir de révéler ses secrets. Leurs résultats, publiés dans la revue Physical Review Fluids, pourraient servir de guide pour les nouveaux matériaux bioinspirés, y compris les combinaisons chaudes et à fourrure.
"Nous sommes particulièrement intéressés par les combinaisons pour le surf, où l'athlète se déplace fréquemment entre les environnements air et eau", explique Anette (Peko) Hosoi, auteure principale de l'étude et chercheuse en génie mécanique au MIT, dans un communiqué de presse. "Nous pouvons contrôler la longueur, l'espacement et la disposition des poils, ce qui nous permet de concevoir des textures correspondant à certaines vitesses de plongée et de maximiser la région sèche de la combinaison humide."
Hosoi dit que le projet a été inspiré par une visite qu'elle a effectuée à Taiwan avec un groupe d'étudiants. Ils ont rendu visite à un fabricant d’articles de sport qui fabriquait des combinaisons et l’entreprise a demandé aux étudiants s'ils avaient des idées de matériaux durables ou inspirés de la biologie ou des améliorations permettant de créer de meilleures combinaisons. De retour à la maison, Hosoi a confié à Alice Nasto, étudiante de troisième cycle, des solutions de réflexion. Nasto se rendit compte que la fourrure des mammifères semi-aquatiques pouvait avoir une certaine incidence sur le problème, mais personne n'avait encore exploré la mécanique de leurs peaux.
Les chercheurs ont découvert que les longs poils de garde retiennent les gouttelettes d'eau, les empêchant de glisser dans la peau du sous-poil plus court, contenant des poches d'air isolant la peau de la loutre, rapporte Weston Williams pour The Christian Science Monitor . Pour tester cette idée, ils ont fabriqué des surfaces en fourrure avec des milliers de poils en caoutchouc souple imitant la fourrure de loutre ou de castor. Ils ont ensuite monté les surfaces pileuses sur une platine motorisée et les ont immergées dans de l'huile de silicone pour examiner l'impact de la densité des poils sur la formation de poches d'air. Il s'est avéré que plus les cheveux étaient denses et que le matériau était rapidement immergé, plus l'air était emprisonné. L’équipe a pu exprimer ces relations sous forme d’équation, selon le communiqué de presse.
Les résultats pourraient révolutionner la conception des combinaisons de plongée. «Actuellement, les combinaisons sont en caoutchouc néoprène épais», explique Nasto à Williams. «Il est intéressant de noter que l’air est 10 fois plus isolant que le caoutchouc néoprène. Donc, si vous pouviez confectionner une combinaison à partir d'un textile qui emprisonne la même épaisseur d'air que celle d'une combinaison en caoutchouc typique, ce serait dix fois plus isolant et aussi plus léger. ”
Mais cette recherche pourrait avoir des applications beaucoup plus larges. L'équation décrivant cette relation pourrait être utile pour des processus de fabrication tels que le trempage industriel, aidant les chercheurs à calculer le temps de trempage d'un objet avant qu'il ne commence à piéger de l'air.
Ce n'est pas tout à fait évident comment les cheveux peuvent être appliqués à une combinaison, mais les chercheurs y réfléchissent. «Bien sûr, vous pourriez faire une combinaison très poilue qui ressemble à Cookie Monster et qui emprisonnerait probablement de l’air», déclare Hosoi dans le communiqué de presse. "Mais ce n'est probablement pas la meilleure façon de s'y prendre."
