Любой, кто ездил по снегу или льду, знает, что установка правильного комплекта зимних шин может сделать разницу между движением по прямой и заносом по всей дороге. Но как мы можем улучшить проекты, которые доступны в настоящее время? Один из возможных вариантов — обратиться к природе за вдохновением, практика, известная как биомимикрия.
Думая в этом направлении, междисциплинарная группа исследователей из Университета Акрона в Огайо глубоко погрузилась в анатомию лап белого медведя.
«У нас был текущий проект, который в течение многих лет был сосредоточен на льду; мы изучали трение материалов, и нас заинтересовала эта тема, потому что мы находимся в городе Акроне (известном как «Резиновая столица мира»: там находятся штаб-квартиры нескольких основных компаний по производству шин и резины, хотя их производство в городе к 1982 было прекращено), и нашим национальным партнерам нужно разработать шины с сильным сцеплением с дорогой в условиях льда и снега», — сказал профессор Али Диножвала из Школы науки о полимерах и инженерии полимеров.
Команда хотела исследовать влияние сосочков, крошечных неровных структур, обнаруженных на подушечках лап, на способность белых медведей быстро и без усилий передвигаться по ледяной и снежной местности.
Для этого они собрали образцы подушечек лап белого медведя вместе с подушечками лап двух американских видов, близкородственных с белым медведем, а именно, бурым медведем и черным медведем, и одного отдаленно родственного азиатского вида, малайского медведя.
«Тишина в лаборатории во время COVID дала мне возможность связаться с различными учеными и экологами по всей стране», — сказал доктор Натаниэль Орндорф, бывший аспирант, который сейчас работает ученым-материаловедом.
«Я обратился к музеям, таксидермистам и многим другим, чтобы собрать и просмотреть настоящие образцы и реплики подушечек медвежьих лап».
Затем команда визуализировала образцы с помощью сканирующего электронного микроскопа, распечатала 3D-реплики и проверила их на снегу в лаборатории.
Исследователи обнаружили, что сосочки на подушечках белых медведей давали им лучшее сцепление со снегом, хотя их подушечки меньше, чем у других медведей.
Теперь команда хочет исследовать другие факторы, которые могут иметь влияние, такие как паттерн и профиль.
«Если вы посмотрите на зимние шины, вы увидите, что они имеют более глубокие протекторы, но это исследование также может показать различные способы их проектирования, которые могут оказать большее влияние», — сказал Диножвала.
Исследование было опубликовано в журнале Journal of the Royal Society Interface.
Источник: University of Akron.