Het is niet elke dag dat een duikvakantie de weg baant voor een mogelijke technologische innovatie, laat staan voor oorsmeer. Maar dat is precies wat er gebeurde voor Alexis Noel.
De promovendus werktuigbouwkunde aan het Georgia Institute of Technology beschreef haar duikreis, het daaropvolgende verstopte oor van haar vriendje en de dader - oorsmeer - die het water achter zijn trommelvlies hield aan haar professor, David Hu. Binnen de kortste keren waren de twee bezig met gedetailleerde discussies over de plakkerige substantie.
Toen raakte het: wat valt er nog meer te leren van oorsmeer?
Geïntrigeerd legt Noel uit dat het wasachtige materiaal continu wordt "gestresst en gevormd" in verschillende vormen als gevolg van kaakbewegingen die de gehoorgang dwingen te wankelen tussen ovale en ronde vormen. Deze veranderingen breken uiteindelijk het oorsmeer, waardoor het uiteindelijk uit je oor valt (zij het in minuscule, nauwelijks zichtbare stukjes).
Als het gaat om het vermogen van oorsmeer om stofdeeltjes te filteren, zegt ze dat het stof goed filtert voordat het het oor verlaat. Dit proces begint wanneer oorsmeer oorharen bedekt en een webachtige structuur creëert. Deze structuur, legt ze uit, is "zeer waarschijnlijk" te vinden in de oren van alle zoogdieren en speelt een rol bij het verzamelen van stof.
"Terwijl lucht in en uit het oor circuleert, worden stofdeeltjes door de plakkerige vloeistof gepakt, " zegt Noel. Het oorsmeer raakt uiteindelijk verzadigd met stof, waardoor het breekt en uit het oor valt.
Mensen reserveren meestal oorsmeer voor wattenstaafjes. Maar Noel vroeg zich af, zou er een praktisch nut voor kunnen zijn buiten de gehoorgang?
"Ik stel me de luchtfiltratie voor thuis voor, " zegt Noel over een mogelijke toepassing, verwijzend naar AC-units en draagbare luchtfilters. "Een oorsmeerachtig filter kan langer meegaan dan de traditionele mazen."
Zij en haar toenmalige onderzoeker Zac Zachow begonnen de vloeistofeigenschappen van oorsmeer van varkens, honden, schapen en konijnen te onderzoeken. Het bestuderen van oorsmeer van dieren, in plaats van menselijk, betekende het vermijden van de grote hoeveelheden papierwerk die voor dat laatste nodig waren, waardoor ze veel sneller aan het werk konden gaan. Hun verwachting was dat de vloeistofeigenschappen tussen elk dier zouden fluctueren, maar wat ze ontdekten was verrassend.
Alexis Noel en haar team verzamelden en bestudeerden oorsmeermonsters van verschillende dieren. (A. Noel, Z. Zachow en D. Hu, Georgia Tech) "We verzamelden monsters van dode dieren uit een ander laboratorium in samenwerking met Georgia Tech, " zegt Noel. Ze legt uit dat de viscositeit van hun oorsmeer “precies hetzelfde was, of het nu van een klein konijn of een groot varken was. De vloeistofeigenschappen waren identiek. ”Ongeacht de verontreiniging (uitwerpselen, vuil, stof, enz.) Bleef oorsmeer in het oor stromen.
Noel vond het interessant dat de oorsmeer van een groot dier dezelfde eigenschappen heeft als een kleinere, maar ze was niet helemaal verrast, gezien het feit dat vloeistoffen zoals slijm of bloed doorgaans consistent blijven bij dieren.
Nu gewapend met informatie over de vloeistofeigenschappen van oorsmeer, is Noel van plan om de maximale stofhoudende capaciteit van oorsmeer te beoordelen - zowel mens als dier. Ze is nieuwsgierig naar "hoeveel stof nodig is om die kruimelige toestand te bereiken."
Dan komt het extraheren van gegevens. "We zullen kijken naar het breukpunt voor oorsmeermonsters met verschillende concentraties stof, " legt ze uit. "We zullen stof toevoegen aan oorsmeermonsters, observeren of er breuk optreedt en het breukpunt uitzetten tegen stofconcentratie." Noel voegt eraan toe dat dit informatie kan verschaffen over de levensduur van toekomstige filtersystemen.
Menselijk oorsmeer is effectief bij het verzamelen van stof omdat het een web rond oorharen creëert. (A. Noel, Z. Zachow en D. Hu, Georgia Tech) Nu onderzoek aan de gang is, is het op dit moment voortijdig zoeken naar mogelijke toepassingen, legt Noel uit. Ze blijft zich een huisluchtfiltratiesysteem voorstellen dat een oorsmeerachtige substantie bevat die is geoptimaliseerd voor maximale stofcapaciteit en breukpunten. Toch draaien haar wielen. Als een fervent ruimtefan, zegt ze dat ze het ooit leuk zou vinden om op een bepaalde plek te worden toegepast.
Beth Rattner, uitvoerend directeur van het Missoula, Montana gevestigde Biomimicry Institute, was blij kennis te maken met het onderzoek van Noel.
"We zijn altijd blij te horen over de betrokkenheid van wetenschappers bij nieuwe onderzoeksmogelijkheden en hoe ze creatieve, duurzamere technologieën kunnen inspireren, " zegt Rattner. “Het is vooral fascinerend dat het gaat om oorsmeer, iets waar we allemaal dagelijks mee leven maar zelden aan denken. Hopelijk vertellen we onze lezers op AskNature.org op een dag over hightech luchtfilters geïnspireerd door oorsmeer, naast waterfilters geïnspireerd door walvisbaleen en aquaporine-eiwitten. ”
AskNature.org is een website van het Biomimicry Institute waarmee de gemeenschap duurzame ontwerpstrategieën en -oplossingen kan vinden, beheren en creëren, allemaal geïnspireerd door de natuur.
Bij Biomimicry 3.8 - de zusterorganisatie van het Instituut - heeft Mark Dorfman 10 jaar gewerkt als biomimicry chemicus. Noel's oorsmeeronderzoek doet hem denken aan kwallen, aan alle dingen.
Wanneer kwallen hun lichaam pompen, legt hij uit, genereren ze wervelingen die een specifieke stroom creëren. Dit kan betekenen dat toekomstige stoffiltratiesystemen misschien zwevende stingerachtige buizen kunnen omvatten, die samenwerken met oorsmeerachtige stoffen, allemaal in een poging om deeltjes op de juiste manier te richten, te vangen en te filteren.
Dorfman is ook geïntrigeerd door de afbrokkelende eigenschappen van oorsmeer, waarvan hij denkt dat het een potentiële commerciële waarde kan hebben.
"Industriële processen zijn vaak continu, in plaats van batch, dus het stilleggen van operaties om filtersystemen schoon te maken is iets wat operatiemanagers proberen te vermijden", zegt hij. “Daarom is het idee van plakkerige stoffen die deeltjes in de lucht vasthouden niet altijd een wenselijke optie om na te streven. Als de kleverige substantie echter zijn eigenschappen verandert bij verzadiging met deeltjes, zodat deze zou vallen van het webachtige substraat waaraan het was bevestigd, denk ik dat het van hernieuwd belang kan zijn als een haalbare oplossing. "
De wielen van Dorfman draaien ook.
"Misschien kan er een systeem zijn waarin een oorsmeerachtige substantie in lagen werd aangebracht, zodat naarmate de oppervlaktelaag verzadigd raakt en eraf valt, een nieuwe, nieuwe deeltjesvangende laag wordt blootgesteld, " zegt hij. "Ik ben nog steeds verbaasd over het feit dat de natuur altijd verrassende nieuwe strategieën onthult voor inspirerende oplossingen voor moderne industriële uitdagingen."
Voor Noel eindigt de zoektocht naar oplossingen in de natuur niet bij oorsmeer. Ze heeft kattentongen onderzocht. Noel had zelfs het geluk om de tong van een tijger te observeren, een omstandigheid die ontstond nadat de tijger van de dierentuin van Atlanta, Kavi, eind vorig jaar stierf.
Kattentongen zijn bedekt met flexibele stekels die klitten in de vacht grijpen en ze uit elkaar plagen. Studie van punctie krachten speelt hierbij een rol, zegt Noel.
"We stellen ons een soort unieke ontklittende, gemakkelijk te reinigen borsteltoepassing voor, afkomstig van dit katentongwerk, " zegt Noel. "Ik kan me een menselijke of huisdierenborstel gemakkelijk voorstellen, maar we zullen ook kijken naar alternatieve toepassingen zoals tapijtreinigingstechnologieën."
Al dit onderzoek is op zijn zachtst gezegd zeker interessant. Waar gaat het vandaan?
Laten we maar zeggen dat we zeker een oor zullen houden voor toekomstige details.
