23
2019
06

企鹅不会被冻僵的秘密

南极企鹅从水中跃出,其它同伴在一旁等待。

南极的温度可以低至华氏零下135.8度, 而那里的企鹅依然可以做到不被冻成冰块。 根据最新研究,其中的原因在于多种因素共同产生的‘超疏水’作用。

现在既然已经知晓这种强壮的不会飞的鸟类具有超级水排斥功能,这种技术可以在未来用于飞机机翼,襟翼和舵的设计。 在这些部位的冰可能导致坠机事故。

冰冻星球上的神奇动物

研究员Pirouz Kavehpour 是加州大学洛杉矶分校机械与太空工程系的教授, 他最初是在观看自然纪录片时开始对企鹅的羽毛感兴趣的。

Kavehpour 说, ‘我注意到企鹅从冰冷的水中跃出,待在非常低温的环境下,所以我非常好奇它们的羽毛上竟然没有冰。’ 这周他将研究成果发布在美国物理学会的流体力学分会在波士顿举行的年会上。

在这项研究中,企鹅专家Judy St. Leger和其他研究者使用电子显微镜扫描来分析圣地亚哥海洋世界捐献的企鹅羽毛。

科学家发现羽毛上微小的毛孔能够将捕捉空气从而在表面达到难以置信的避水效果。 他们还注意到,企鹅在羽毛上涂抹尾部附近腺体分泌的油分。 这两步可以使得他们的羽毛成为超级疏水材料。

当水遇到这种表面时会形成水珠然后流下去或者被企鹅甩下去。 羽毛上的球状水滴还能延迟冰的形成。 这是因为如果没有表面接触,热量是难以从水滴上散失的。

Kavehpour 在发表的文章中解释说, ‘热流与交通流类似, 如果从高速公路转到一条两车道的小路,车辆就会后退。 类似的,热量不容易从水滴中间大的截面流动到与羽毛接触的小截面上。 ’

强调企鹅

研究者将南极企鹅羽毛跟那些生活在靠北边较温暖地区的企鹅羽毛相比,发现后者没有那些小孔洞。 温暖地区的企鹅利用的是另一种不那么防水的油来整理羽毛。

至于这些发现能够如何被运用到飞机设计当中, 也许未来的飞机可以在外表面包裹一层超疏水材料和润滑液来阻止结冰。 目前使用的是化学除冰装置,但是这种方法比较昂贵,耗时,污染并且有裂纹。 相比之下,企鹅的羽毛能够自然地,轻而易举地保护这种黑白色鸟不会冻成活冰棍。

Kavehpour总结说, ‘一个不会飞的鸟类有一天能够帮助飞机更加安全地飞行,真是颇具讽刺意味呢。’

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