Не каждый день подводные каникулы прокладывают путь к возможным технологическим инновациям, а тем более с использованием ушной серы. Тем не менее, это именно то, что случилось с Алексис Ноэль.
Кандидат технических наук в Технологическом институте Джорджии описал ее поездку с аквалангом, последующее забитое ухом ее парня и виновника - ушную серу - которая удерживала воду в ловушке за его барабанной перепонкой для ее профессора Дэвида Ху. Вскоре они вдвоем занялись подробными обсуждениями липкой субстанции.
Тогда это ударило: Что еще можно извлечь из ушной серы?
Заинтригованный, Ноэль объясняет, что воскообразный материал постоянно «напряжен и сформирован» в различные формы из-за движений челюсти, которые заставляют ушной канал колебаться между овальной и круглой формами. Эти изменения в конечном итоге разрушают ушную серу, в результате чего она выпадает из вашего уха (хотя и в крохотных, едва видимых частях).
Когда речь заходит о способности ушной серы фильтровать частицы пыли, она говорит, что она фильтрует пыль задолго до того, как она выходит из уха. Этот процесс начинается, когда ушная сера покрывает волосы на ушах и создает структуру, похожую на сеть. Эта структура, объясняет она, «очень вероятно» обнаружена в ушах всех млекопитающих и играет роль в сборе пыли.
«Когда воздух циркулирует в ухе и выходит из него, частицы пыли захватываются липкой жидкостью», - говорит Ноэль. Ушная сера в конечном итоге пропитывается пылью, в результате чего она разрушается и выпадает из уха.
Люди обычно резервируют ушную серу для ватных тампонов. Но Ноэль задавался вопросом, могло ли быть практическое использование для этого вне слухового прохода?
«Я предполагаю фильтрацию воздуха в доме», - говорит Ноэль об одном возможном применении, касающемся блоков переменного тока и переносных воздушных фильтров. «Фильтр, похожий на ушную серу, может работать дольше, чем традиционные сетчатые».
Она и ее тогдашний исследователь Zac Zachow начали изучать жидкие свойства ушной серы свиней, собак, овец и кроликов. Изучение ушной серы животного вместо человека означало избегать большого количества бумажной работы, необходимой для последнего, что позволяло им быстрее приступить к работе. Они ожидали, что свойства жидкости будут колебаться между каждым животным, но то, что они обнаружили, было удивительно.
Алексис Ноэль и ее команда собрали и изучили образцы ушной серы от различных животных. (А. Ноэль, З. Захов и Д. Ху, Технологии Джорджии) «Мы собрали образцы от мертвых животных в другой лаборатории в сотрудничестве с Georgia Tech», - говорит Ноэль. Она объясняет, что их вязкость ушной серы была «абсолютно одинаковой, независимо от того, был ли это маленький кролик или большая свинья». Свойства жидкости были одинаковыми ». Независимо от загрязнений (фекалии, грязь, пыль и т. Д.) Ушная сера продолжала течь в ухе.
Ноэлю показалось интересным, что ушная сера большого животного имеет те же свойства, что и меньшая, но она не была полностью удивлена, учитывая, что жидкости, такие как слизистая или кровь, обычно остаются неизменными у животных.
Теперь, имея в своем распоряжении информацию о свойствах ушной серы, Ноэль планирует оценить максимальную пылеулавливающую способность ушной серы - как человека, так и животных. Ей интересно, «сколько пыли требуется, чтобы добраться до этого рассыпчатого состояния».
Затем идет извлечение данных. «Мы будем смотреть на точку разрушения образцов ушной серы с различной концентрацией пыли», - объясняет она. «Мы будем добавлять пыль в образцы ушной серы, наблюдать, происходит ли разрушение, и составлять график зависимости точки разрушения от концентрации пыли». Ноэль добавляет, что это может предоставить информацию о долговечности будущих систем фильтрации.
Человеческая ушная сера эффективна для сбора пыли, потому что она создает сеть вокруг волос на ушах. (А. Ноэль, З. Захов и Д. Ху, Технологии Джорджии) По словам Ноэля, в связи с продолжающимися исследованиями гвоздь потенциальных применений на данном этапе несколько преждевременна. Она продолжает представлять домашнюю систему фильтрации воздуха, которая содержит вещество, похожее на ушную серу, оптимизированное для максимальной пылеемкости и точек разрушения. Тем не менее, ее колеса крутятся. Как заядлый космический фанат, она говорит, что однажды ей «понравится».
Бет Раттнер, исполнительный директор Миссулы, расположенного в Монтане, Института биомимикрии, была счастлива узнать об исследованиях Ноэля.
«Мы всегда рады услышать об участии ученых в новых исследовательских возможностях и о том, как они могут вдохновлять творческие, более устойчивые технологии», - говорит Раттнер. «Особенно интересно, что это касается ушной серы, с которой мы все живем каждый день, но редко думаем о ней. Надеюсь, однажды мы расскажем нашим читателям на AskNature.org о высокотехнологичных воздушных фильтрах, вдохновленных ушной серой, а также о водных фильтрах, вдохновленных белком кита и аквапориновыми белками ».
AskNature.org - это веб-сайт Института биомимикрии, который позволяет сообществу находить, курировать и создавать устойчивые стратегии и решения в области дизайна, вдохновленные природой.
В Biomimicry 3.8 - родственной организации Института - Марк Дорфман работал химиком-биомимикром в течение 10 лет. Изучение ушной серы Ноэля заставляет его думать о медузе, обо всем.
Он объясняет, что когда медузы качают свои тела, они создают вихри, которые создают определенный поток. Это может означать, что будущие системы фильтрации пыли, возможно, будут включать подвесные трубки типа жала, которые работают в тандеме с веществами, похожими на ушную серу, с целью надлежащего направления, захвата и фильтрации частиц.
Дорфмана также заинтриговали разрушающиеся характеристики ушной серы, которые, по его мнению, могут иметь некоторую потенциальную коммерческую ценность.
«Промышленные процессы часто являются непрерывными, а не периодическими, поэтому прекращение операций с целью очистки систем фильтрации - это то, чего руководители компаний стараются избегать», - говорит он. «Вот почему идея о липких веществах, которые улавливают частицы в воздухе, не всегда была желательным вариантом для реализации. Однако, если липкое вещество изменяет свои свойства при насыщении частицами, так что оно может выпасть из любого субстрата в виде полотна, к которому оно было прикреплено, я думаю, что оно может представлять новый интерес как жизнеспособное решение ».
Колеса Дорфмана тоже крутятся.
«Возможно, может существовать система, в которой вещество, подобное ушной серы, наносилось слоями, так что, когда поверхностный слой насыщается и отпадает, появляется новый, новый улавливающий частицы слой», - говорит он. «Я все еще поражен тем фактом, что природа всегда открывает удивительные новые стратегии для вдохновляющих решений современных промышленных задач».
Для Ноэля поиск решений в природе не заканчивается ушной серой. Она изучала кошачьи языки. Ноэлю даже повезло наблюдать за языком тигра, что возникло после того, как тигр зоопарка Атланты, Кави, умер в конце прошлого года.
Кошачьи языки покрыты гибкими шипами, которые захватывают клубки в меху и дразнят их друг от друга. Ноэль говорит, что изучение силы прокола вступает в игру со всем этим.
«Мы предполагаем, что в результате этой работы с кошачьим языком появятся некие уникальные расчесывающиеся, легко моющиеся кисточки», - говорит Ноэль. «Я могу легко представить себе щетку для человека или домашнего животного, но мы также рассмотрим альтернативные применения, такие как технологии чистки ковров».
Все эти исследования, безусловно, интересны, если не сказать больше. Куда это идет отсюда?
Скажем так, мы определенно будем следить за будущими подробностями.
