Вчені створили найкращу щітку — штучний аналог котячого язика

Кішки відомі як неймовірні чепуруни: в періоди неспання чверть вільного часу вони приділяють вмиванню. При цьому котячий язик має особливе шорстке покриття, яке допомагає домогтися ідеальної чистоти, інформує Ukr.Media.

Інженер-механік Алексіс Ноель (Alexis Noel) з Технологічного інституту Джорджії давно вивчає будову і принцип роботи цього унікального «інструменту». За її словами, вчені довгий час вважали, що котячі язики усіяні крихітними конусоподібними відростками. Однак вона почала сумніватися в цьому після того, як її кіт помилково спробував вилизати плед, і його язик «застряг» в тканині.

У 2016 році Ноель встановила, що котячий язик насправді покритий відростками, які дивно схожі на кігті (їх називають сосочками). Деякі з них, названі «гачками», які допомагають збирати бруд і створюють ефект гребінця. Інші ж — своєрідні «липучки» — допомагають зібрати шерсть, яка випала.

Дослідниця захотіла більш детально вивчити процес розподілу слини по поверхні вовни.

(До речі, цей «засіб» не тільки розчиняє жир і бруд, але і змащує шерсть, збільшуючи тертя між волосками, в результаті тварина не відчуває біль при втраті вовни).

Цією темою зацікавився і колега Ноель Девід Ху (David Hu), що вивчає динаміку рідин. Фахівці провели ще одне дослідження, його результати, за їх словами, знадобляться для створення нових технологій і різних пристроїв.

Під час роботи вчені провели комп'ютерну томографію котячих язиків і підтвердили, що сосочки, що покривають їх, дійсно схожі на гачки. У звичайному стані вони опущені і як би вистилають поверхню язика, однак, коли його м'язи приходять у рух, ці відростки піднімаються вгору.

Звернувшись до співробітників зоопарків і таксидермістів, дослідники отримали більше зразків для роботи. У підсумку вони вивчили язики різних представників сімейства котячих: рисей, пум, тигрів, левів і навіть сніжних барсів.

3D-сканування показало, що відростки на язиках всіх цих тварин мають схожу форму, а на їх кінчиках розташовані порожнини, які за формою нагадують латинську букву U.

Щоб побачити, що відбувається зі слиною, коли тварина вилизує шерсть, фахівці використовували рідкий харчовий барвник. Додаючи його краплі на поверхню язиків, вони побачили, що рідина потрапляє в ті самі U-образні порожнини. Саме з них крапельки слини, захоплені з ротової порожнини, переміщуються на шерсть, як тільки язик її торкається, пояснюють дослідники.

Судячи з усього, в даному випадку задіюється властивість рідини під назвою поверхневий натяг.

Сили когезії забезпечують формування крапельок з молекул рідини, а сили адгезії допомагають крапелькам утримуватися на сосочках. Наявність U-подібних порожнин на їх кінчиках, очевидно, сприяють тому, що крапельки слини проникають через верхні шари шерсті в більш глибокі і досягають шкіри.

Як зазначила Ноель, якби сосочки не були вигнуті, наче кігті, такого ефекту досягти було б неможливо.

Також з'ясувалося, що кожен «гачок» на язиці звичайної домашньої кішки може переносити 4,1 мікролітра рідини. При цьому протягом дня язик вихованця доставляє на його хутро близько 48 мл слини.

Крім того, коли вчені спостерігали за умиванням трьох домашніх короткошерстих кішок, то побачили, що сосочки на їх язиках можуть обертатися при зіткненні з перешкодою», тобто колтуном. Це обертання дозволяє сильніше зволожити шерсть, яка спуталася, щоб язик міг її прочесати.

Також Ноель і Ху порівняли показники довжини, густоти і товщини вовни з довжиною відростків на поверхні язиків різних представників котячих. Виявилося, що у всіх випадках сосочки мали таку довжину, яка дозволяла їм «пробиватися» через шар вовни і досягати шкіри тварини.

Єдиним винятком виявилися перські кішки. Таких вихованців господарям доводиться регулярно вичісувати, оскільки вони не здатні впоратися з пишною шевелюрою самостійно.

Однак підтримання чистоти — не єдина мета щоденного вмивання.

Зволоження шерсті і шкіри відіграють важливу роль у терморегуляції, що підтвердили дані тепловізорів (до речі, потові залози у кішок є тільки на шкірі їх лап). Як з'ясувалося, при випаровуванні слини відбувається охолодження котячого тіла трохи більше ніж на один градус за Цельсієм — така була різниця між температурою шкіри тварини і верхнім шаром хутра, зафіксована тепловими камерами.

За словами вчених, отримані результати не просто задовольняють порожню цікавість, але і мають цілком практичне застосування. Так, Ноель і її колеги надрукували на 3D-принтері прилад під назвою TIGR (tongue-inspired grooming brush, що дослівно перекладається як «гребінець для грумінгу, натхненний язиком»). Вийшла свого роду щітка з «шипиками», що імітує котячий язик.

Інженери впевнені, що TIGR стане ідеальним інструментом для очищення диванів, килимів та інших покриттів від котячої шерсті, що особливо важливо для людей, схильних до алергії. Також новий прилад дозволить господарям більш ефективно вичісувати своїх вихованців і наносити на шкіру лікувальні креми або лосьйони (для чого раніше було потрібно поголити тварина).

Крім того, гачкоподібні відростки можуть надихнути інженерів на створення нових приладів для рівномірного нанесення рідин на нерівні або кошлаті поверхні, а також м'яких роботів, здатних чіплятися за предмети і поверхні.