Se ei ole joka päivä, että sukellusloma avaa tietä mahdolliselle teknologiselle innovaatiolle, paljon vähemmän sellaiselle, johon liittyy korvavahaa. Juuri niin tapahtui Alexis Noelille.
Konetekniikan tohtorin ehdokas Georgian tekniikan instituutissa kuvasi sukellusmatkansa, hänen poikaystävänsä myöhemmin veteen tukkeutuneen korvan ja syyllisen - korvavahan -, joka piti veden loukkuun korvansa takana, professori David Hu: lle. Ajan kuluessa nämä kaksi osallistuivat yksityiskohtaisiin keskusteluihin tarttuvasta aineesta.
Sitten se osui: Mitä muuta voi tehdä korvakorusta?
Kiinnostuneena Noel selittää, että vahamainen materiaali on jatkuvasti ”jännittynyt ja muotoiltu” eri muodoiksi leukaliikkeiden takia, jotka pakottavat korvakäytävän kumaamaan soikean ja pyöreän muodon. Nämä muutokset murtuvat lopulta korvavahan, aiheuttaen lopulta sen putoamisen korvasta (tosin pieninä, tuskin näkyvinä kappaleina).
Korvavahan kyvystä suodattaa pölyhiukkasia hän sanoo suodattavansa pölyn hyvissä ajoin ennen korvan poistumista. Tämä prosessi alkaa, kun korvavaha päällystetään korvakarvat ja luodaan rainan kaltainen rakenne. Hän selittää, että tämä rakenne on "erittäin todennäköinen", joka löytyy kaikkien nisäkkäiden korvista, ja sillä on merkitystä pölyn keräämisessä.
"Kun ilma kiertää korvasta ja ulos korvasta, tahmea neste tarttuu pölyhiukkasiin", Noel sanoo. Korvavaha kyllästyy lopulta pölystä, aiheuttaen sen murtumisen ja putoamisen korvasta.
Ihmiset varaavat korvakorun yleensä puuvillapyyhkeille. Mutta Noel ihmetteli, voisiko sitä käyttää käytännössä korvakäytävän ulkopuolella?
”Suunnittelen kodin ilmansuodattamista”, Noel kertoo yhdestä mahdollisesta sovelluksesta viitaten vaihtovirtalaitteisiin ja kannettaviin ilmansuodattimiin. "Korvavahan kaltainen suodatin voi kestää kauemmin kuin perinteiset silmämääräiset suodattimet."
Hän ja hänen tuolloin jatko-tutkija Zac Zachow aloittivat sian, koiran, lampaan ja kanin korvavahan nesteominaisuuksien tutkinnan. Eläinten korvavahan opiskelu ihmisen sijasta tarkoitti välttämistä suurille paperimäärille, joita jälkimmäiselle vaaditaan, jotta he voisivat päästä työskentelemään paljon nopeammin. He odottivat, että nesteominaisuudet vaihtelevat kunkin eläimen välillä, mutta heidän havaitsemansa olivat yllättäviä.
Alexis Noel ja hänen tiiminsä keräsivät ja tutkittiin korvavahanäytteitä eri eläimiltä. (A. Noel, Z. Zachow ja D. Hu, Georgia Tech) "Keräsimme näytteitä kuolleista eläimistä toisesta laboratoriosta yhdessä Georgia Techin kanssa", Noel sanoo. Hän selittää, että niiden korvavahan viskositeetti oli ”täsmälleen sama, olipa kyse pienestä kanista tai suuresta sikasta. Nesteen ominaisuudet olivat samat. ”Riippumatta epäpuhtauksista (ulosteet, lika, pöly jne.), Korvavaha jatkoi virtausta korvan sisällä.
Noel piti mielenkiintoisena sitä, että suuren eläimen korvanvahalla on samat ominaisuudet kuin pienellä, mutta hän ei ollut täysin yllättynyt ottaen huomioon, että nesteet, kuten limakalvat tai veri, pysyvät tyypillisesti yhdenmukaisina eläimissä.
Noel on nyt asetettu tietoon korvakorun nesteominaisuuksista, ja se aikoo arvioida korvanvahan - sekä ihmisten että eläinten - maksimaalisen pölynsietokyvyn. Hän on utelias "kuinka paljon pölyä tarvitaan päästäkseen siihen mureen".
Sitten tulee tietojen poimiminen. "Tarkastelemme murtumakohtaa korvavahanäytteissä, joissa on vaihtelevia pölypitoisuuksia", hän selittää. "Lisäämme pölyä korvavahanäytteisiin, tarkkailemme, tapahtuuko murtumia, ja kuvaamme murtumispisteen suhteessa pölypitoisuuksiin." Noel lisää, että tämä saattaa antaa tietoa tulevien suodatusjärjestelmien pitkäikäisyydestä.
Ihmisen korvavaha kerää tehokkaasti pölyä, koska se luo rainan korvan ympärille. (A. Noel, Z. Zachow ja D. Hu, Georgia Tech) Tutkimuksen jatkuessa potentiaalisten sovellusten naulaaminen tässä vaiheessa on jo ennenaikaista, Noel selittää. Hän suunnittelee edelleen kodin ilmansuodatusjärjestelmää, joka sisältää korvavahan kaltaisen aineen, joka on optimoitu maksimaaliseen pölykapasiteettiin ja murtumapisteisiin. Silti hänen pyöränsä pyörivät. Innokkaana avaruusfanaattina hän sanoo rakastavansa ”yhtenä päivänä sitä, että sitä voidaan soveltaa johonkin avaruuteen”.
Missoulan Montana-perustaisen Biomimicry-instituutin pääjohtaja Beth Rattner oppi mielellään Noelin tutkimuksesta.
"Olemme aina innoissamme kuullaksesi tutkijoiden osallistumisesta uusiin tutkimusmahdollisuuksiin ja kuinka he voisivat inspiroida luovia, kestävämpiä tekniikoita", Rattner sanoo. ”On erityisen kiehtovaa, että tähän liittyy korvavahaa, jotain, jonka kanssa me kaikki elämme päivittäin, mutta harvoin ajattelemme. Toivottavasti kerromme päivässä AskNature.org-lukijoillemme korvateknologian inspiroimista huipputeknisistä ilmansuodattimista sekä valaan baleenin ja akvaporiiniproteiinien inspiroimista vesisuodattimista. ”
AskNature.org on Biomimicry Institute -sivusto, jonka avulla yhteisö voi löytää, kuratoida ja luoda kestäviä suunnittelustrategioita ja ratkaisuja, jotka kaikki ovat luonnon innoittamia.
Biomimicry 3.8: ssa - instituutin sisarorganisaatiossa - Mark Dorfman on toiminut biomimicry-kemikkona 10 vuotta. Noelin korvanvahatutkimus saa hänet ajattelemaan meduusoja ja kaikkea.
Kun meduusa pumppaa kehoaan, hän selittää, ne tuottavat pyörteitä, jotka luovat tietyn virtauksen. Tämä voi tarkoittaa, että tulevaisuuden pölynsuodatusjärjestelmiin voi mahdollisesti kuulua ripustetut stinger-tyyppiset putket, jotka toimivat samanaikaisesti korvavahan kaltaisten aineiden kanssa, kaikki pyrkiessä ohjaamaan, sieppaamaan ja suodattamaan hiukkasia asianmukaisesti.
Dorfman kiinnostui myös korvavahan murenevista ominaisuuksista, joilla hänen mielestään saattaa olla jokin mahdollinen kaupallinen arvo.
"Teollisuusprosessit ovat usein jatkuvia pikemminkin kuin eräajoja, joten toimintojen lopettaminen puhtaisiin suodatusjärjestelmiin on jotain, jota toiminnanjohtajat yrittävät välttää", hän sanoo. ”Siksi ajatus tarttuvista aineista, jotka vangitsevat ilmassa leviävät hiukkaset, ei ole usein ollut toivottavaa vaihtoehtoa. Kuitenkin, jos tahmea aine muuttaa ominaisuuksiaan kyllästyessä hiukkasilla siten, että se putoaa riippumatta siitä, minkä verran kaltainen substraatti siihen oli kiinnitetty, mielestäni sillä saattaa olla kiinnostusta elinkelpoisena ratkaisuna. "
Myös Dorfmanin pyörät pyörivät.
"Ehkä voisi olla järjestelmä, jossa korvanvahan kaltaista ainetta levitettiin kerroksittain siten, että pintakerroksen kyllästyessä ja pudotessaan paljastuu uusi, uusi hiukkasia sieppava kerros", hän sanoo. "Olen edelleen hämmästynyt siitä, että luonto paljastaa aina yllättäviä uusia strategioita inspiroivien ratkaisujen löytämiseksi nykyaikaisiin teollisiin haasteisiin."
Noelille ratkaisujen etsiminen luonnossa ei lopu korvakorusta. Hän on tutkinut kissan kieliä. Noel havaitsi jopa onnekkaan tiikerin kielen, olosuhteet, jotka syntyivät Atlantan eläintarhan tiikerin Kavin kuollessa viime vuoden lopulla.
Kissan kielet peitetään joustavilla selkänojalla, jotka tarttuvat kiinni takertuista turkissa ja kiusoittavat niitä toisistaan. Lävistysvoimien tutkiminen tulee kaiken tämän mukana, Noel sanoo.
"Kuvittelemme jonkinlaista ainutlaatuista hajottavaa, helposti puhdistettavaa harjasovellusta, joka tulee tästä kissan kielen työstä", Noel sanoo. "Voin kuvitella ihmisen tai lemmikkieläinten harjan helposti, mutta tutkimme myös vaihtoehtoisia sovelluksia, kuten mattojen puhdistustekniikoita."
Kaikki tämä tutkimus on varmasti mielenkiintoista. Mistä se menee täältä?
Sanotaan vain, että pidämme ehdottomasti korvata tulevia yksityiskohtia varten.
