从鸭子获得灵感,科学家想帮船只装上“合成羽毛”降低水阻力

鸭子、鹅等水鸟在特殊的羽毛结构跟独特的保养护理方式下,基本上不用担心身体被淋湿,达到良好的保温效果,最近美国科学家便以鸭子蓬松的羽毛为灵感,研发“合成羽毛”,希望最终能提高船只航行速度。

water off a duck’s back”,就如英文充耳不闻俚语所形容的,鸭子之所以在水中翻滚一圈也不会湿答答,是因为鸭子羽毛排列紧密又多层,羽毛上更复一层油脂,鸭子会轻啄尾羽的“尾脂线”,把油脂均匀地涂在全身的羽毛上,水流过也不留下痕迹,甩一甩就能保持干燥。

鸭子羽毛排列也非常紧密,羽毛之间的缝隙非常细小,仿佛有一层空气层隔离水珠,羽毛的微观结构也是防水关键,维吉尼亚理工学院暨州立大学(维吉尼亚理工大,Virginia Tech)便以羽毛为灵感谬思,想借由大自然的力量改变船体,降低航行水阻力。

维吉尼亚理工大团队在压力室进行实验,首先将鸭子羽毛一部分密封起来,并把没有密封的羽毛摆同侧堆成一叠,最后再倒水并以压力推动水往下流。他们发现羽毛愈多层,就需要愈大的压力让水流下。论文通信作者Jonathan Boreyko表示,团队假设是以多层的羽毛,让水不容易流过、但底下仍有气囊,借此来维持干燥,甩一甩即可把水珠甩出。

研究团队更补充,每种鸭子的羽毛层数都是恰到好处的,通常鸭子会从水面上潜入水中觅食,因此羽毛层数也会依照潜入深度改变,好比常见的绿头鸭有四层羽毛,再怎样都会保持至少一层羽毛干燥,之后即可抖掉水珠。

(Source:维吉尼亚理工大)

研究团队也野借由压力室实验,设计船舶用的“合成防水羽毛”,他们首先在薄薄的铝箔激光切割出1毫米的沟槽,并在上面蚀刻出类似毛发的纳米结构,打造出表面积大、容易捕捉空气的结构,研究成品也符合期待,团队表示,这项技术最终可以打造出船用羽毛,帮助减少航行阻力,甚至能避免藤壶附着。

Boreyko表示,如果我们把船想象成一只机械鸟,那们现在的船都正在“裸泳”,我们想知道,帮他穿上羽毛衣之后,增幅效果是否能跟真的水鸟一样。

(首图来源:pixabay)

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