新型仿生隔熱材料結(jié)構(gòu)類似北極熊毛發(fā)

     記者從中國科技大學(xué)獲悉，該校化學(xué)系俞書宏教授課題組仿照單根北極熊毛發(fā)的中空結(jié)構(gòu)，并將其擴展到由許多毛發(fā)組成的塊體材料上。研究成果6月6日發(fā)表在細胞出版社旗下期刊《化學(xué)》上。

　　“北極熊的毛發(fā)經(jīng)過進化完善，使其具有在寒冷潮濕的環(huán)境中保溫的效果，這使它成為合成保溫材料的理想模型。通過組裝人工合成的碳管纖維，我們可以設(shè)計出一種具有彈性的輕質(zhì)材料，這種材料在使用期限內(nèi)不會明顯老化，而且能吸收熱量。”俞書宏說。

　　與人類或其它哺乳動物的毛發(fā)不同，北極熊的毛發(fā)是中空的，每一根毛發(fā)都存在空腔結(jié)構(gòu)。這些空腔的形狀和間距形成了它們獨特的白色外殼，實際上北極熊的毛是透明的，光在內(nèi)部發(fā)生反射，引起發(fā)光，看起來像白色。同時，這也賦予了它們顯著的保溫性和疏水性，適宜人工隔熱材料效仿。

　　“中空的內(nèi)核限制了熱對流，中空結(jié)構(gòu)同樣也使單根毛發(fā)變得輕質(zhì)，這是材料科學(xué)中最突出的優(yōu)勢之一，”中國科技大學(xué)副教授劉建偉說，他們模擬了數(shù)百萬根中空碳管，每根碳管相當于一根北極熊毛發(fā)，并將它們纏繞成像通心粉一樣的氣凝膠。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)受北極熊毛發(fā)啟發(fā)仿生制備的空心管表現(xiàn)出輕質(zhì)、隔熱，也幾乎不受水的影響——這是一個使北極熊既能在游泳時保持溫暖，又能在潮濕條件下保持絕緣性的便利功能。另一個好處是，這種新材料與北極熊的毛發(fā)相比具有超彈性，這就進一步提高了其在工程方面的適用性。

　　研究人員聚焦于這種材料的相關(guān)工業(yè)用途，下一步準備將目前這種保溫材料的生產(chǎn)從厘米尺度擴大到米級尺度。并探索其在航空航天領(lǐng)域等極端條件下的應(yīng)用。