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北极熊御寒的奥秘原来真相是这样!

发布时间:05-09 16:07   来源:来源  点击:   发表评论


北极熊得以在极寒之地北极生存,其厚实的毛发和皮下脂肪起到了至关重要的作用。
  最近,以此为灵感,浙大的学者研制了一种仿生纤维,成功让一只兔子实现了热隐身。不同于光学隐身热隐身指因红外线热成像设备的无法识别生物体散发的热量,从而达到的隐身效果。

 

 

  这项研究成果,也有望使人们穿上更保暖的衣物,甚至让士兵穿上“隐身军服”。

  据美国化学化工新闻2月21日报道,浙江大学化学工程与生物工程学院教授柏浩,带领他的团队模仿北极熊的毛发结构,研制出了一种有序多孔的隔热保温织物。这种织物不仅非常保暖,还能有“隐身”的特殊功能。

  据了解,在显微镜下,北极熊的毛发呈透明色的中空多孔结构,是一种绝佳的保温纤维。不仅如此,它们的毛发还能反射红外线辐射,使北极熊在热成像摄像机中几乎是隐形的。

  为了模仿这种结构,柏浩团队将蚕丝溶解于水中,制成含水量达95%的纺丝溶液。之后,再用注射器将混合物慢慢注入一个低温装置中,形成直径约为200微米、含有冰晶的冷冻多孔纤维。最后,再通过冷冻干燥,让纤维中的冰晶升华留下众多有序的片层孔。

  “我们惊讶地发现,这种材料的导热系数比原本的北极熊毛发还要低,保暖性也更强”,柏浩说道。

 

  他们将编好的织物盖在一只兔子身上,用热成像摄相机进行观察。结果显示,在-10℃到40℃的环境中,相机几乎无法检测出兔子身上的热量。

  报道称,此前,来自法国卡瓦永的科学家西尔万·德维尔(Sylvain Deville)已经用过同样的冰模板法来制造多孔纤维。但是,德维尔认为,浙大展现出了更强的控制纤维结构的能力。

  研究中,柏浩的团队还将碳纳米管加入仿生纤维,制造出了新的电加热织物。在5伏特的电压下,电加热织物能在一分钟内自动从24℃升至36℃。虽然加热后的织物不再具有“热隐身”效果,但却成为了保暖效果更好的“冬装”。

  也就是说,这种仿生纤维既可以实现被动隔热,也可以实现主动生热。“在不同的条件下,他们可以做出不同功能的衣物,我觉得非常有趣”,德维尔说。

  据了解,柏浩团队的研究成果,已经在材料科学领域的国际领先学术杂志之一——“先进材料”(Advanced Materials)上刊登。

  柏浩也已获得了这项冻结纺丝技术的专利,他希望能把这种织物发展成商品。并且,他也很看好自己的成果在工业、军事等领域找到用武之地,“若用它来生产军服,就可以隐藏士兵的踪迹了。”

  但德维尔认为,柏浩的目标可能无法再短期内实现。“以目前的技术而言,生产一件织物的过程过于费时,还无法达到量产的水准。”

  报道称,柏浩团队下一步的研究方向,是提升该仿生材料的强度,并将其和更多材料融合,拓展新的功能。

 

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(责任编辑:作者)

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