Myj się dobrze, bobrze

15 lutego 2024
Blog szalonych naukowców

Brud to nie jest kwestia tylko estetyczna. Przylegając do powierzchni, zmienia jej właściwości fizyczne, przepuszczalność termiczną, aerodynamikę, widoczność itd. To cechy ważne np. dla funkcjonowania futra. Dlatego zwierzęta generalnie starają się utrzymać je w czystości (z wyjątkami takimi jak leniwce).

U zwierząt wodnych czy wodno-lądowych brudne futro stwarza większy opór przy pływaniu albo łatwiej przemaka. Jak wiadomo, przepłukanie usuwa część brudu, ale sama woda może być kolejnym jego źródłem. Na powietrzu powierzchnie pokrywają się nalotem kurzu, w wodzie wytrącają się na nich inkrustacje czy adkrustacje, zamulają się, obrastają glonami itd. (trochę pisałem o tym w kontekście automatycznego monitorowania wody).

Zwierzęta takie jak wydry czy bobry oczywiście czyszczą futra, ale i tak sprawiają wrażenie czystszych, niż można by się spodziewać, patrząc na inne obiekty zanurzone w wodzie. Sama ruchliwość zwierząt i spłukiwanie brudu przy jej okazji nie tłumaczy wszystkiego, bo łodzie, boje czy rośliny też pokrywają się nalotem. W tym ostatnim przypadku bywa bardzo różnie – niektóre rośliny obrastają organizmami peryfitonowymi czy wytrącają podczas fotosyntezy warstwę wapienną bardzo łatwo, inne przeciwnie. Dzieje się to dzięki chemicznej walce z organizmami osadzającymi się na ich pędach albo dzięki fizycznej strukturze skórki, do której nie może przylec woda (tzw. efekt lotosu).

Inżynierowie próbują odkryć tajemnicę samoczyszczącego się futra, aby zastosować ją do tworzenia powłok odpornych na zanieczyszczanie. Jedna z grup pod kierunkiem Miloša Krsmanovicia z zakładu inżynierii mechanicznej i lotniczej Uniwersytetu Środkowej Florydy w Orlando przeprowadziła kilka eksperymentów z różnego rodzaju włóknami, w tym pochodzącymi z futra bobra. Eksperymenty polegały na zanurzaniu włókien w wodzie zabrudzonej dwutlenkiem tytanu i sprawdzaniu, ile się go osadziło.

Wyniki pierwszego eksperymentu pokazały, że sprawa jest skomplikowana i różne włókna oczywiście zachowują się inaczej, ale ostatecznie brudzą się dość podobnie. Włókna były względnie unieruchomione przez przyklejenie obu końców do ścian naczynia. W kolejnym eksperymencie postąpiono inaczej. Przyczepiono tylko jeden koniec, a drugi swobodnie się unosił w płynie. To bardziej przypomina warunki naturalne. Zmiana okazała się kluczowa – włosy, które mogą się wyginać pod wpływem przepływającego płynu, gromadzą mniej osadu.

Za mniejszą tendencję do trzymania brudu odpowiada giętkość włókien i objawia się ona wtedy, gdy włókna mogą podążać za przepływem. Czy chodzi o to, że w futrze gęsto upakowane włosy, ocierając się o siebie nawzajem, ścierają brud? To całkiem możliwe, choć autorzy oczywiście zaznaczają, że sprawa nie jest jeszcze w pełni wyjaśniona i wymaga dalszych badań.

Piotr Panek

fot. Missyjax9030, licencja CC BY-SA 4.0

  • Miloš Krsmanović, Hessein Ali, Dipankar Biswas, Ranajay Ghosh, Andrew K. Dickerson (2022) Fouling of mammalian hair fibres exposed to a titanium dioxide colloidal suspension. Journal of the Royal Society Interface. 9(189):20210904. doi: 10.1098/rsif.2021.0904
  • Miloš Krsmanović, Ranajay Ghosh, Andrew K. Dickerson (2023) Fur flutter in fluid flow fends off foulers. Journal of the Royal Society Interface. 20(209):20230485. doi: 10.1098/rsif.2023.0485