A sivatagi bogár mutat példát a szélvédők jégtelenítéséhez

2016.02.10. 17:48

Energiát, időt és pénzt lehet megtakarítani azzal a technológiával, amely a Namíb-sivatagi bogár fortélyát veti be a zúzmara elleni küzdelemben.

Újdonság a Virginia Műszaki Egyetem kutatóinak jégtelenítő technológiája, ám az alapja "évmilliós fejlesztés", a természetes evolúció eredménye: a Namíb-sivatagi ködivó bogár (Onymacris unguicularis) hasonló módszerrel jut létfontosságú ivóvízhez a világ egyik legszárazabb vidékén. 

Sokat tanulhatunk a ködivó bogártól (Onymacris unguicularis)

Forrás: Flickr / only_point_five

Szárnyfedelének végén apró dudorok vannak, amelyektől a feje irányába rendkívül sima felületű és alig 0,5 milliméter széles mélyedések, vályúfélék vezetnek. Amikor a bogár hajnalban a potrohát az égnek tartva megáll a homokdűne tetején, a tenger felől érkező köd páracseppjei lecsapódnak a dudorokon, és a vályúk nyomvonalát követve lecsurognak a bogár szájához.

Egyes kutatók nem tulajdonítanak jelenséget a különleges mintázatnak, inkább a ködivó viselkedésében látják a sikert: noha nappali állat, éjszaka is felszalad a dűnék tetejére, ha érkezik a köd. A VME szakemberei azonban megpróbálták utánozni a bogár képességét: "mi magunk szerettük volna megszabni, hol alakuljanak ki a páracseppek, és hol ne" – mondta Jonathan Boreyko biomérnök. 

A jégkristály csúcsa "elszívja" a közeli páracseppek víztartalmát, ezért mellette száraz felület alakul ki

Forrás: Buslig Barna / Gyergyói Fotóklub

Játék a vonzással és taszítással

Mindenki ismeri a jelenséget, aki utazott már tömött buszon télen: belül pára vonja be az ablakot, amely azonban hideg marad a kinti fagy miatt, ezért a páracseppek elkezdenek rajta megfagyni.

Ahogy egyik a másikat követően megdermed, közöttük hajszálvékony jéghidak alakulnak ki: a szemünk láttára hízik egyre nagyobbra az üvegen a jégvirágnak is nevezett kristályos zúzmararéteg. Minél apróbbak a páracseppek, annál gyorsabb a folyamat, a jégvirág kristályai egymás után "megeszik" a páracseppeket.

A páracseppek és a fagyott réteg között az üveg teljesen száraz, tökéletes átlátást nyújt. A kutatók ezt a jégmentes felületet szerették volna mesterségesen előállítani.

A repülőgépek jégtelenítésében is segíthet a bogártól tanult módszer

Forrás: AFP/Juni Kriswanto

Bármely szélvédő vagy ablak szárazon tartása ugyanis óriási ráfordítást igényel, fűteni kell az ablakot, meleg levegőt ráfújni, valamilyen vegyülettel feloldani a jeget (ami után még le is kell szárítani az üveget) – erről sokat mesélhetnek az autósok. A fizika segítségével talán "ingyen" is meg lehetne ezt oldani.

A szomjas dudorok serege megissza a párát

A levegőben lévő parányi vízgőzcseppek valamely kondenzációs mag (például mikroszkopikus méretű sószem) körül csapódnak ki, így alakulnak ki az esőcseppek, amelyek egymáshoz ütközve válnak egyre nagyobbá, míg végül olyan nehezek lesznek, hogy lehullanak a felhőből.

A felületi zúzmara is egyetlen megfagyott páracseppel kezdődik, ez a jégképző kondenzációs mag, amely láncreakciót indít be: mivel a jég felületéről nehezebben lépnek ki molekulák, mint a folyékony vízéről, tehát utóbbi kilépő molekulái hozzácsapódnak a jéghez, ennek köszönhetően kezd gyarapodni a fagyott réteg.

Minél kisebbek és közelibbek a mesterséges dudorok, annál gyorsabban hízik a zúzmara

AVME kutatói többféle mintázat szerint mesterséges dudorokat alakítottak ki egy üveglapon, hogy azokon csapódjanak ki és fagyjanak meg a páracseppek. "Ha a dudorok megfelelő távolságra vannak egymástól, rájuk fagy ugyan a pára, de a jég nem kezd közöttük terjeszkedni – mondta Boreyko. – A közéjük eső páracseppek elpárolognak, vagyis a jégkristályok közötti rész száraz marad."

A kutatók a mesterséges dudorok elrendezésével képesek voltak a jégképződés sebességét szabályozni: minél kisebbek és közelibbek a dudorok, annál könnyebben keletkezik köztük jéghíd, annál gyorsabb a jégbevonat hízása.

A sivatagi ködivó bogár szárnyán lévő nagyobb dudorokat utánozva nem a jégbevonat kezdett el nőni, hanem a fagyott cseppek közötti száraz felület.

KAPCSOLÓDÓ CIKKEK