https://frosthead.com

Earwax: Отидете до домашна система за филтриране на въздуха близо до вас?

Не всеки ден дайвинг ваканцията проправя пътя за възможни технологични иновации, още по-малко тази, която включва ушна кал. И все пак точно това се случи за Алексис Ноел.

Кандидатът на докторант по машиностроене от Института за технологии в Джорджия описа нейното пътуване по гмуркане, последвалото му запушено с вода ухо на гаджето и виновникът - ушна кал - който задържа водата в капан зад тъпанчето му на нейния професор Дейвид Ху. За нула време двамата участваха в подробни дискусии за лепкавата субстанция.

Тогава удари: Какво повече може да се научи от ушна кал?

Заинтригуван, Ноел обяснява, че восъчният материал непрекъснато се „стресира и оформя“ в различни форми, дължащи се на движенията на челюстта, които принуждават ушния канал да изтръпва между овална и кръгла форма. Тези промени в крайна сметка счупват ушната кал, в крайна сметка причиняват тя да изпадне от ухото ви (макар и в незначителни, едва забележими парчета).

Що се отнася до способността на ушната кал да филтрира прахови частици, тя казва, че филтрира прах много преди да излезе от ухото. Този процес започва, когато ушната кал покрива ушните косми и създава структура, подобна на уеб. Тази структура, обяснява тя, е „много вероятно“ открита в ушите на всички бозайници и играе роля в събирането на прах.

"Докато въздухът циркулира в и извън ухото, праховите частици се хващат от лепкавата течност", казва Ноел. В крайна сметка ушната кал се насища с прах, което я кара да се счупи и да падне от ухото.

Хората обикновено запазват ушната кал за памучни тампони. Но Ноел се зачуди, може ли да има практическа употреба за него извън ушния канал?

„Предвиждам филтриране на въздуха в домашни условия“, казва Ноел за едно възможно приложение, визирайки AC променливи и преносими въздушни филтри. „Филтърът, подобен на ушна кал, може да издържи по-дълго от традиционните мрежести.“

Тя и нейният тогава студент-изследовател Зак Захов започнаха да изследват течните свойства на ушната кал за прасе, куче, овце и зайци. Изучаването на ушна кал за животни, вместо човешко, означаваше избягване на големите количества документи, необходими за последното, което им позволява да започнат да работят толкова по-скоро. Тяхното очакване беше, че свойствата на течността ще се колебаят между всяко животно, но това, което откриха, беше изненадващо.

ушна кал-в-различен-animals.jpg Алексис Ноел и нейният екип събират и изучават проби от ушна кал от различни животни. (А. Ноел, З. Захоу и Д. Ху, Джорджия Тех)

„Събрахме проби от мъртви животни от друга лаборатория във връзка с Georgia Tech“, казва Ноел. Тя обяснява, че вискозитетът на тяхната ушна кал е „абсолютно същият, независимо дали е от мъничък заек или едро прасе. Свойствата на течността са идентични. ”Независимо от замърсителя (изпражнения, мръсотия, прах и др.), Ушната кал продължава да тече в ухото.

Ноел смята, че е интересно, че ушната каша на голямо животно има същите свойства като по-малката, но тя не е напълно изненадана, като има предвид, че течности като лигавица или кръв обикновено остават последователни при животните.

Сега въоръжен с информация за свойствата на течната ушна кал, Noel планира да оцени максималния капацитет за задържане на прах от ушна кал - както за хора, така и за животни. Любопитна е за това „колко прах е необходим, за да се стигне до това разрушително състояние.“

След това идва извличане на данни. "Ще разгледаме мястото на счупване за проби от ушна кал с различна концентрация на прах", обяснява тя. „Ще добавяме прах към пробите от ушна кал, ще наблюдаваме дали се получава счупване и ще начертаем точката на счупване спрямо концентрацията на прах.“ Ноел добавя, че това може да предостави информация за дълголетието на бъдещите филтриращи системи.

earwax_fig2.jpg Човешката ушна кал е ефективна за събиране на прах, защото създава паяжина около космите на ушите. (А. Ноел, З. Захоу и Д. Ху, Джорджия Тех)

При провеждането на научни изследвания, засилването на потенциалните приложения на този етап е малко преждевременно, обяснява Ноел. Тя продължава да предвижда система за филтриране на въздух в дома, която включва вещество, подобно на ушна кал, оптимизирано за максимален капацитет на прах и точки на счупване. Все пак колелата й се въртят. Като запален космически фен, тя казва, че би искала един ден да бъде приложена към някакво пространство.

Бет Ратнер, изпълнителен директор на Мисула, базиран в Монтана институт по биомикрия, с удоволствие научи за изследванията на Ноел.

„Винаги сме развълнувани да чуем за участието на учените с нови възможности за научни изследвания и как те могат да вдъхновят творчески, по-устойчиви технологии“, казва Ратнер. „Особено увлекателно е, че това включва ушна кал, нещо, с което всички живеем всеки ден, но рядко се замисляме. Надяваме се един ден да разкажем на нашите читатели на AskNature.org за високотехнологични въздушни филтри, вдъхновени от ушна кал, заедно с филтри за вода, вдъхновени от протеини от китове и аквапорин протеини. "

AskNature.org е уебсайт на Института по биомикрия, който позволява на общността да намира, лекува и създава устойчиви дизайнерски стратегии и решения, всички от които са вдъхновени от природата.

В Биомимикрия 3.8 - организацията на сестрата на Института - Марк Дорфман работи като химик по биомимика в продължение на 10 години. Изследването на ушна кал на Ноел го кара да мисли за медузи, за всички неща.

Когато медузите помпат телата си, обяснява той, те генерират вихри, които създават специфичен поток. Това може да означава, че бъдещите системи за филтриране на прах може да включват окачени тръби, наподобяващи жилки, които работят в тандем с вещества, подобни на ушна кал, всички в опит да насочат, улавят и филтрират частиците по подходящ начин.

Дорфман също се заинтригува с разпадащите се характеристики на ушната кал, които според него могат да носят някаква потенциална търговска стойност.

„Индустриалните процеси често са непрекъснати, а не серийни, така че спирането на операциите за почистване на филтриращите системи е нещо, което операторите се опитват да избегнат“, казва той. „Ето защо идеята за лепкави вещества, които улавят частиците във въздуха, не често е била желана възможност да се преследва. Ако обаче лепкавата субстанция промени свойствата си при насищане с частици, така че да падне върху какъвто и да е субстратен субстрат, към който е прикрепена, мисля, че може да представлява нов интерес като жизнеспособно решение. "

Колелата на Dorfman също се въртят.

„Може би може да има система, в която веществото, подобно на ушна кал, да се нанася на слоеве, така че докато повърхностният слой се насити и отпадне, се излага нов, нов слой за улавяне на прахови частици“, казва той. "Все още съм изумен от факта, че природата винаги разкрива изненадващи нови стратегии за вдъхновяващи решения на съвременните индустриални предизвикателства."

За Ноел търсенето на решения в природата не завършва с ушна кал. Тя изследва котешки езици. Ноел дори имаше щастието да наблюдава език на тигър, обстоятелство, което възникна след като тигърът на зоопарка в Атланта - Кави, почина в края на миналата година.

Котешките езици са покрити с гъвкави шипове, които хващат заплитания в козината и ги дразнят. Изследването на силите за пункция влиза в игра с всичко това, казва Ноел.

„Предвиждаме някакво уникално детайлно, лесно почистващо се приложение с четка, което идва от тази работа на котешки език“, казва Ноел. "Мога да си представя четка за хора или домашни любимци, но също така ще разгледаме алтернативни приложения като технологии за почистване на килими."

Цялото това изследване е най-малкото интересно. Къде отива оттук?

Нека само да кажем, че определено ще запазим ухо за бъдещи детайли.

Earwax: Отидете до домашна система за филтриране на въздуха близо до вас?