沙鸡并不被认为是一种优雅的鸟类。事实上，在线数据库 ebird 将其描述为“笨拙、腿短、像鸽子一样的鸟，在地上笨拙地行走”。但它也隐藏着一个特殊的秘密：它可以在短距离飞行中携带相当于自身体重约15%的水。这里的“短距离”指的是长达20英里，足以让它们从水坑返回巢穴。实现这一能力的关键在于它们腹部羽毛的结构。
在本周发表于《Royal Society Interface》期刊的一项新研究中，研究人员利用高科技显微镜和3D技术揭示了这些羽毛的详细设计，希望能启发未来的工程师创造出更好的水瓶或运动补水包。根据一份新闻稿，该团队表示，他们计划“3D打印出[与鸟类羽毛]相似的结构，并寻求商业应用。”
为了观察这些羽毛如何发挥其储水的神奇功能，研究人员检查了从自然历史博物馆获得的样本，并使用光学显微镜、扫描电子显微镜和微型CT扫描近距离观察了干燥的羽毛。然后，他们将羽毛浸入水中，并重复了这一过程。
他们发现，羽毛本身由羽小枝、管状结构、沟槽、钩子和螺旋线圈组成的网状结构构成，其组件在湿润后可以弯曲、卷曲、聚集在一起等等。换句话说，它们非常适合储存和保持水分。
根据新闻稿，“新研究中使用的显微镜技术使得羽毛各部分的尺寸得以测量。在内部区域，羽小轴粗大且足够坚硬，提供了一个刚性的基座，其他羽毛部分围绕其变形；羽小枝细小且足够柔韧，表面张力足以将直的延伸部分弯曲成泪滴状结构，从而储存水分。在外部区域，羽小轴和羽小枝更小，允许它们围绕内部区域卷曲，进一步储存水分。”
此外，团队还利用羽毛组件尺寸的测量数据制作了计算机模型。他们还利用这些数据计算了表面张力、弯曲组件的刚度等因素。
“能看到如此精细的细节……这是我们理解并利用这些原理创造新材料所必需的，”约翰斯·霍普金斯大学土木与系统工程系助理教授、该论文的作者之一Jochen Mueller在新闻稿中说。
这种设计的其中一个用途是制造不易晃动的水瓶。另一个可能的应用是在沙漠地区将这种结构的碎片融入网中，以捕获和收集雾水和露水。
