Вы когда-нибудь внимательно рассматривали кошачий язык? Если это так, вы, возможно, заметили крошечные острые «шипы» на его поверхности.
Наблюдение за тем, как ее кошка облизывает толстое одеяло из микрофибры и тут же высовывает язык, вдохновило Алексис Ноэль, кандидата наук в области машиностроения, работающую в лаборатории Hu Biolocomotion Lab в Технологическом институте Джорджии, на исследование странных вещей. "шипы", которые она заметила, помогая распутать свою кошку.
Если вы никогда не смотрели внимательно на кошачий язык, представьте, что он покрыт крошечными крючками, похожими на липучки, и когда он скользит по шерсти, эти крючки ловят колтуны и коряги.«Когда кошачий язык натыкается на корягу, он тянет за крючки, которые вращаются, чтобы проникнуть в корягу еще глубже. Подобно ракете с тепловым наведением для коряг, подвижность крючка позволяет кошке лучше распутывать клубки», - сказал Ноэль.
Во время 69-го ежегодного собрания Отдела гидродинамики (DFD) Американского физического общества, которое состоится 20-22 ноября в Портленде, штат Орегон, Ноэль расскажет об этой концепции, которую она сравнивает с использованием жестких и мягких расчески и то, что это может сделать.
«Обычные расчески имеют колючки, которые торчат прямо наружу. Когда волосы собираются на расческе, они образуют толстый колтун, который нужно удалять вручную», - объяснил Ноэль. «Для сравнения, гибкие шипы кошачьего языка облегчают его очистку. Когда они не используются, шипы на кошачьем языке лежат почти плоско на его поверхности, как перекрывающиеся черепицы. Такая конфигурация обеспечивает отверстия в одном направлении, позволяя спутать шерсть. вокруг щетинок, которые можно удалить одним движением пальца. Эти отверстия обращены к горлу кошки, и [являются] также причиной того, что кошки проглатывают свою шерсть и в конечном итоге получают комки шерсти».
Перенеся концепцию в лабораторию и используя оборудование для макро- и высокоскоростной видеосъемки, Ноэль и его коллеги смогли увеличить масштаб и наблюдать за уникальной формой и гибкостью шипов языка во время ухода. «С точки зрения формы и остроты он напоминает мне кошачьи когти. И это открывает еще один вопрос о том, почему все когти имеют такую одинаковую форму», - сказал Ноэль.
Чтобы помочь в изучении своих теорий, исследователи стали первой группой, напечатавшей на 3D-принтере имитацию кошачьего языка в масштабе 400%.
Чему они научились? «И кошачий язык, и мимика очень хорошо очищают и удаляют колтуны в образцах меха», - сказала она. «Мы также обнаружили, что кошачий язык самоочищается: волосы под шипами легко удалить, просто проведя щеткой по языку от кончика до конца».
Это может иметь важные последствия для мира мягкой робототехники, в которой исследователи все еще пытаются найти способы сцепления мягких материалов с поверхностями.«Кошачий язык гибкий, но он может распутывать колтуны в шерсти», - сказал Ноэль. «Поэтому мы пытаемся разработать поверхность, напоминающую кошачий язык, на основе нашей 3D-печатной имитации. Гибкость шипов кошачьего языка может найти широкое применение: от легко очищаемой расчески до очистки ран в медицинской сфере.."
Далее группа планирует изучить, как расстояние между шипами кошачьего языка влияет на сопротивление трению. «Благодаря этим знаниям мы можем разработать расческу, подходящую для ухода за человеком», - сказал Ноэль. «Мы также хотели бы изучить языки тигров, львов и других крупных кошек, чтобы понять, как шипы языка распространяются по всему семейству кошачьих».
Тем временем Ноэль и его коллеги планируют разработать технологию имитации кошачьего языка с помощью Инновационного корпуса Технологического института Джорджии и поговорить с потребителями, специалистами по красоте и медицинскими приборами в США о возможностях применения. «Мы уже представили форму раскрытия информации о технологии и намерены подать заявку на патент в течение следующего года», - добавила она.