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MIT的工程师们从海狸和水獭身上获取了灵感，发明了一种人造皮毛，可以让人类在冷水中保持温暖，该研究已经发表在Physical Review Fluids上。

文中深度分析了海狸这样的哺乳动物如何在潜水时保持体温的原理。

为了创造皮毛表面，研究者们首先用激光在腈纶块上打出数千个小洞，用来制造人造毛模具，然后使用软件改变每根毛发的尺寸和间隔，再填入一种叫做PDMS(聚二甲硅氧烷)的软性浇注胶，最后取出毛皮表面。

在他们的实验中，科学家们将每块皮毛贴在一个垂直机动平台上，毛发朝外。团队将表面浸入硅油中，从而可以形成气泡，方便观察。

随着每个表面浸入液体中，科学家们可以看到液体和空气之间形成了清晰的分界，越靠近表面的毛发附近，空气层就越厚，随着毛发深度逐步变薄。研究者们发现毛发越密的皮毛在以更快的速度入水时，形成的空气隔层最厚。

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从这些实验中，研究者得出结论，毛发间隔与入水速度对表面阻滞的空气量有着重要影响。

为了从数学角度描述这种空气阻滞效应，研究者们将毛发表面视作一堆管子的集合。然后他们模拟水流并测量水流和空气层之间的应力平衡。

“基本上说，我们发现是水的重量将空气推了进去，但是液体的黏性在抵抗流动，”研究作者，MIT机械工程教授Anette (Peko) Hosoi说。“水就黏住了毛发，从而阻止其一路渗透到根部。”

MIT团队将实验结果用在了他们的方程上，发现他们的预测跟数据高度吻合。他们现在可以精确地使用方程计算皮毛表面所能形成的空气层厚度。

“人们已经知道这些动物会使用皮毛阻滞空气，”Hosoi说。“但是，给他们一块皮毛，他们却无法回答这个问题：它到底能不能阻滞空气？我们现在填补了这一空缺，并且可以说，‘如果毛发密度长度以及入水速度满足一定要求，就能阻滞空气，否则就不行，’我们在设计潜水服时就需要这些信息。”

“当然，你也可以做一件毛发贼多的潜水服，一定也能阻滞空气，但是这肯定不是最佳的方式，”她补充说。

本文译自 redorbit，由 许叔 编辑发布。

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