Es gibt gute Nachrichten für die Marvel-Comic-Superhelden Ant-Man und die Wasp-Fans. Laut einer neuen Studie von Forschern der Virginia Tech könnte die Technologie, mit der diese Charaktere im wirklichen Leben im Mikromaßstab atmen können, eines Tages möglich sein!
Nur sehr wenige Menschen nehmen Superheldenfilme ernst, ganz zu schweigen von echten wissenschaftlichen Studien. Der Doktorand für Ingenieurmechanik, Max Mikel-Stites, entschied sich jedoch mit Unterstützung der außerordentlichen Professorin in der Abteilung für biomedizinische Technik und Mechanik, Anne Staples, sich damit zu befassendie Feinheiten dessen, was der Mensch braucht, um auf die Größe von Insekten zu schrumpfen und zu überleben.
Sie stellten fest, dass der Prozess zu einigen ernsthaften Herausforderungen führen würde, einschließlich extremem Sauerstoffmangel. Glücklicherweise entwickelten sie auch einige ziemlich ausgeklügelte Lösungen für die Mikrofluidik-Technologie, um die Komplikationen anzugehen.
"Todeszone" im Mikromaßstab
Die Forscher, deren Arbeit sich auf die Dynamik biologischer Flüssigkeiten mit besonderem Schwerpunkt auf Insektenatmung und Flüssigkeitsströmungen im Insektenmaßstab konzentriert, untersuchten die Prämisse des Films und stellten fest, dass die Helden des Films, wenn sie eine Käfergröße erreichen, gefährlichen atmosphärischen Dichten ausgesetzt sindauf einem Niveau, das fast identisch mit dem der "Todeszone" von Everest ist. Der Begriff wird von Bergsteigern verwendet, um die Höhe zu bezeichnen, in der nicht genügend Sauerstoff vorhanden ist, damit der Mensch atmen kann.
"Während die tatsächliche atmosphärische Dichte für ein Insekt und einen Menschen gleich ist, ändert sich die subjektive atmosphärische Dichte eines Menschen, der auf Insektengröße schrumpft", Mikel-Stites. erklärt . "Zum Beispiel kann eine normal große Person, die tief einatmet, damit rechnen, eine bestimmte Anzahl von Sauerstoffmolekülen einzuatmen. Wenn diese Person jedoch auf die Größe einer Ameise geschrumpft ist, obwohl sie immer noch die gleiche Anzahl von Sauerstoffmolekülen benötigt, weit weniger sind in einem einzigen Atemzug verfügbar.
Auf einem Berg beginnt die "Todeszone" ungefähr 8.000 Meter über dem Meeresspiegel. Die Forscher stellten fest, dass sich Ant-Man und die Wespe angesichts der potenziellen Schrumpfungskoordinaten des Films wie in einer Höhe von fühlen würden. 7.998 Meter und alle damit verbundenen Risiken wie Übelkeit, Erbrechen, Halluzinationen und sogar Tod erleiden.
"Für jemanden, der nicht akklimatisiert ist, reichen die Symptome der Höhenkrankheit von Kopfschmerzen und Schwindel über die Ansammlung von Flüssigkeit in Lunge und Gehirn bis hin zum Tod. Dies liegt zum Teil daran, dass Menschen möglicherweise versuchen, schneller zu atmen, um ihre Gesundheit zu erhöhenSauerstoffaufnahme und weil der Körper versucht, mit weniger Sauerstoff als normalerweise zu funktionieren ", sagte er.
Helme zur Rettung
Außerdem würden sich nach dem Kleiberschen Gesetz die Stoffwechselraten der Superhelden pro Masseneinheit um ungefähr zwei Größenordnungen erhöhen, was zu einem gleichmäßigen Anstieg des Sauerstoffbedarfs führen würde. Die Forscher argumentieren jedoch, dass es für diese Insekten eine Lösung gibt.große Heldenleiden.
Mikrofluidische Komponenten wie Knudsen-Pumpen und in Helme eingebettete mikroskalige Gaskompressoren würden den Charakteren helfen, im Mikromaßstab zu atmen. Eine weitere Untersuchung des Konzepts könnte sogar zu Maschinen zur Betätigung mikrofluidischer Geräte führen, die tragbarer und kostengünstiger wären.
Die Arbeit ist zu diesem Zeitpunkt rein theoretisch, wird aber dennoch an diesem Sonntag um vorgestellt. 71. Jahrestagung der Abteilung für Fluiddynamik der American Physical Society.
Via : APS