Cómo los pelos de animales podrían inspirar una tecnología más limpia

Su perro huele y arrastra lodo por la casa, claro, pero ¿no es sorprendente que el Sr. Barks no sea un montón de detritus andante? ¿Y qué pasa con esas diminutas moscas de la fruta? ¿No deberían bastar unas pocas partículas de polvo para arruinar su aerodinámica?

Una abeja tiene tantos pelos como una ardilla.

Estas son las preguntas que se hacen el físico-biólogo David Hu de Georgia Tech y su estudiante de posgrado Guillermo Amador del Instituto Max Planck. Los dos recientemente publicó una reseña en el Diario de Experimental Biología y un artículo de seguimiento en Descubrir . Su investigación no solo es fascinante por derecho propio (espere hasta que escuche un poco sobre las chinchillas y los SUV), tiene algunas implicaciones ingeniosas para el diseño de tecnología sensible a la suciedad, como lentes y paneles solares.

El cabello parece la pesadilla de un higienista. Todo se reduce al área de la superficie: cuanto más superficie tiene un objeto, más espacio hay para que se acumulen el polvo y otras partículas. (Mis lectores pueden recordar que las patas peludas de los geckos, y su área de superficie relativamente grande, es lo que permite que los lagartos se adhieran incluso a superficies lisas).

En este sentido, parece que tenemos suerte de ser el mono sin pelo. Pero incluso el mono más peludo no tiene nada puesto. Apis (es decir, abejas) en pura vellosidad libra por libra. Según los investigadores Descubrir artículo:

Las personas tenemos sobre 100.000 cabellos en nuestra cabeza . La cantidad de pelos en otros animales es comparativamente asombrosa. Una mariposa tiene 100 mil millones de pelos, más de 10 veces más que un castor. La abeja tiene 3 millones de pelos, el mismo número que una ardilla.

Cuando los investigadores extrapolaron del cabello a la superficie, los resultados se volvieron francamente asombrosos:

Descubrimos que, en promedio, el cabello aumenta el área de superficie aparente de un animal en un factor de cien. Así, un gato tiene el área de superficie de una mesa de ping pong. (Esto explica por qué es [ sic ] es tan difícil limpiar a las mascotas). Una chinchilla tiene el área de superficie de una camioneta. Y una nutria marina tiene el área de superficie de una pista de hockey.

Lo que esto significa es que la higiene es potencialmente un gran sumidero de energía para los animales, animales que preferirían, en un sentido evolutivo, usar esa energía para encontrar comida o encontrar pareja. Ha habido una fuerte fuerza selectiva que moldea a los animales para que se mantengan limpios de la manera más eficiente posible. La limpieza efectiva, observan los investigadores, se trata tanto de diseñar una superficie que esté lista para facilitar [la limpieza] como de diseñar una buena herramienta de limpieza.

El quid: un animal se limpia gratis si tiene el tipo de superficie adecuado. Si tenemos esta mentalidad, tal vez podamos diseñar nuevos dispositivos que también se limpien de forma gratuita.

Destacan los paneles solares y los ojos de abeja. Ambos necesitan dejar entrar la luz. Los paneles solares no producen tanta energía como pueden cada año debido a la acumulación de polvo. Cuando se ve a través de un microscopio electrónico de barrido, el ojo de una abeja parece un alfiletero; para Hu y Amador parece inspiración:

Imagine paneles solares diseñados como ojos de insectos. Se pueden colocar filamentos delgados periódicamente para suspender el polvo sobre el panel, pero aún así permitir que la luz penetre. Limpiar el panel equivaldría simplemente a deslizarlo con otro cepillo. Al igual que los insectos, el panel podría limpiarse sin el uso de agua o productos químicos. De manera similar, las cámaras de video, los ojos de los robots podrían estar bordeados con pestañas para reducir la deposición. La construcción de sistemas peludos sintéticos es el tema de nuestra subvención de la Fundación Nacional de Ciencias, Ojos de insecto de ingeniería .

Tomar prestadas ideas de la naturaleza es una orgullosa tradición en ingeniería. ¿Y por qué no? La selección natural ha dado forma a los organismos durante al menos 3.500 millones de años. Cuando sus objetivos y los nuestros se alinean, como sucedió con las rebabas de la planta de bardana y el deseo compartido del ingeniero suizo George de Mestral de unir un objeto a otro, nacen los inventos .

Las otras aplicaciones naturales del cabello se extienden mucho más allá del polvo: los alfileteros a nanoescala en las alas de las cigarras son tan pequeños y afilados que en realidad revientan las bacterias como globos de agua. El pelaje de la nutria marina es extremadamente denso, repele el agua y proporciona un excelente aislamiento. Los bigotes de gatos y roedores son dispositivos sensoriales exquisitos. Largo corto, de lino o de cera Sin lugar a dudas, el cabello es un objetivo principal para la biomimética.

Para cerrar, Hu y Amador desafían el paradigma reinante del iFuture y en su lugar ofrecen una visión mucho más hirsuta de una tecno-utopía:

Por lo general, imaginamos futuros robots cubiertos con superficies suaves y brillantes, como un automóvil pulido con cromo. Pero en la naturaleza, las superficies lisas no son la norma. Las mesas del futuro pueden tener postes de tamaño nanométrico que se estiran y matan las bacterias al contacto. Los rovers robóticos pueden estar cubiertos con pelos que detectan su entorno, suspenden partículas y permiten una fácil limpieza. De hecho, el futuro puede parecer bastante peludo.

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