Savanții chinezi pregătesc material termoizolant bionic din păr de urs polar

Imitând structura părului de urs polar, o echipă de la Universitatea Zhejiang a pregătit o fibră artificială ultra-caldă încapsulată cu aerogel. Acest material este cald, ușor și durabil în același timp. Pe 22 decembrie 2023, o lucrare legată de această realizare a fost publicată în revista internațională „Science”.

Realizarea a fost finalizată de o echipă formată din profesorul Bo Hao de la Școala de inginerie chimică și bioinginerie și profesor asociat Gao Weiwei de la Departamentul de știință și inginerie a polimerilor de la Universitatea Zhejiang.

Bai Hao a spus că urșii polari se bazează pe părul lor super cald pentru a se adapta la mediul de minus 40 de grade Celsius. Ei au descoperit că părul de urs polar este o structură goală care încapsulează o cantitate mare de aer „liniștit” și fiecare păr are o coajă. Sub un microscop electronic, această înveliș are o grosime de aproximativ 20 de microni, reprezentând aproape un sfert din diametrul părului.

Inspirată de această descoperire, echipa de cercetare a petrecut aproape 6 ani pregătind un nou tip de fibră structurală „core-shell”. Centrul fibrei este un aerogel polimeric, care este punctat cu pori lungi cu un diametru de aproximativ 10 până la 30 de microni. Orificiile mici sunt dispuse în aceeași direcție, ca niște „depozite” pentru stocarea aerului. Există o carcasă TPU (cauciuc poliuretan termoplastic) pe suprafața fibrei pentru a înveli aerogelul în interior.

„Miezul” este responsabil pentru obținerea unei super călduri. Prin reglarea direcției și dimensiunii micilor găuri din interiorul fibrei, se așteaptă să „blocheze” radiația infraroșie și să prevină pierderea de căldură; „cochilia” este responsabilă pentru a fi puternică și durabil, oferind un suport mecanic bun pentru fibră, făcând-o rezistentă la uzură, rezistentă la întindere și lavabilă”, a spus Bohao.

Pentru a verifica efectul de termoizolare, cercetătorii au încercat să verifice efectul de termoizolare al jachetelor de puf, al puloverelor de lână, al puloverelor din bumbac și al „puloverelor cu urs polar” cu aceeași temperatură inițială la o temperatură constantă de depozitare la rece de minus 20 de grade Celsius. Cu cât temperatura suprafeței îmbrăcămintei crește mai puțin, cu atât se pierde mai puțină căldură din corpul uman și cu atât performanța termică a îmbrăcămintei este mai bună.

Cercetătorii au descoperit că, după câteva minute de testare, temperatura suprafeței puloverului de bumbac a crescut la 10,8 grade Celsius, iar temperatura de suprafață a jachetei de puf a crescut la 3,8 grade Celsius. Suprafața „puloverului de urs polar”, care este aproape de grosimea unui pulover de lână și doar o treime până la o cincime din grosimea unei jachete de puf, crește doar la 3,5 grade Celsius.

„Părul de urs polar ne permite să vedem cum natura permite „miezului” și „cochiliei” să își îndeplinească sarcinile respective. Esența cercetării bionice este să învățăm de la natură cum să rezolvăm problemele.” Bohao a spus că prin dezvăluirea secretelor naturii, descoperirea de noi cunoștințe și crearea de noi materiale care îmbunătățesc viața oamenilor este misiunea cercetării bionice și este, de asemenea, urmărirea în care echipa a persistat de mulți ani.