Kínai tudósok jegesmedveszőr bionikus hőszigetelő anyagot készítenek

A Zhejiang Egyetem csapata a jegesmedvék szőrének szerkezetét utánozva ultrameleg, aerogéllel kapszulázott műszálat készített. Ez az anyag meleg, könnyű és egyben tartós. 2023. december 22-én a „Science” nemzetközi folyóiratban megjelent egy cikk ezzel az eredménnyel kapcsolatban.

Az eredményt Bo Hao professzor a Vegyészmérnöki és Biomérnöki Iskolából, valamint Gao Weiwei docens a Zhejiang Egyetem polimertudományi és mérnöki tanszékéről érte el.

Bai Hao elmondta, hogy a jegesmedvék szupermeleg szőrükre támaszkodnak, hogy alkalmazkodjanak a mínusz 40 Celsius fokos környezethez. Azt találták, hogy a jegesmedvék szőrzete üreges szerkezet, amely nagy mennyiségű "mozdulatlan" levegőt zár be, és minden szőrnek van egy héja. Elektronmikroszkóp alatt ez a héj körülbelül 20 mikron vastag, és a haj átmérőjének közel egynegyedét teszi ki.

A felfedezéstől inspirálva a kutatócsoport közel 6 évet töltött egy új típusú "mag-héj" szerkezeti szál elkészítésével. A szál közepe egy polimer aerogél, amelyet hosszú, körülbelül 10-30 mikron átmérőjű pórusok tarkítanak. A kis lyukak ugyanabban az irányban vannak elrendezve, mint a "raktárak" a levegő tárolására. A szál felületén egy TPU (termoplasztikus poliuretán gumi) héj található, amely beburkolja az aerogélt.

"A „mag" felelős a szupermeleg eléréséért. A szálon belüli kis lyukak irányának és méretének szabályozásával várhatóan „reteszeli" az infravörös sugárzást és megakadályozza a hőveszteséget; a „héj" felelős azért, hogy erős és tartós, jó mechanikai tartást biztosít a szálnak, így kopásálló, nyúlásálló és mosható" - mondta Bohao.

A hőszigetelő hatás igazolása érdekében a kutatók állandó hőmérsékletű, mínusz 20 Celsius fokos hűtőházban, azonos kezdeti hőmérsékletű kabátok, gyapjúpulóverek, pamutpulóverek és "jegesmedve pulóverek" hőszigetelő hatását próbálták igazolni. Minél kevésbé emelkedik a ruházat felületi hőmérséklete, annál kevesebb hő veszít el az emberi testből, és annál jobb a ruha hőteljesítménye.

A kutatók megállapították, hogy néhány perces tesztelés után a pamutpulóver felületi hőmérséklete 10,8 Celsius-fokra, a pehelykabát felületi hőmérséklete pedig 3,8 Celsius-fokra emelkedett. A „jegesmedve pulóver” felülete, amely megközelíti a gyapjúpulóver vastagságát, és csak egyharmada-ötödét a kabát vastagságának, csak 3,5 Celsius-fokra emelkedik.

"A jegesmedvék szőrének köszönhetően láthatjuk, hogy a természet hogyan engedi meg a "mag" és a "héj" feladatait. A bionikus kutatás lényege, hogy a természettől tanuljuk meg a problémák megoldását." Bohao azt mondta, hogy a természet titkainak felfedése, új ismeretek felfedezése és az emberek életét javító új anyagok létrehozása a bionikai kutatás küldetése, és ez az a törekvés, amely mellett a csapat évek óta kitart.