Kineski znanstvenici pripremaju bionički termoizolacijski materijal za kosu polarnog medvjeda

Imitirajući strukturu dlake polarnog medvjeda, tim sa Sveučilišta Zhejiang pripremio je ultra-topla umjetna vlakna inkapsulirana aerogelom. Ovaj materijal je topao, lagan i izdržljiv u isto vrijeme. 22. prosinca 2023. u međunarodnom časopisu "Science" objavljen je rad vezan uz ovo postignuće.

Postignuće je dovršio tim profesora Bo Haoa sa Fakulteta kemijskog inženjerstva i bioinženjeringa i izvanrednog profesora Gao Weiweija s Odsjeka za znanost i inženjerstvo polimera na Sveučilištu Zhejiang.

Bai Hao je rekao da se polarni medvjedi oslanjaju na svoju super toplu kosu kako bi se prilagodili okolišu od minus 40 stupnjeva Celzijusa. Otkrili su da je dlaka polarnog medvjeda šuplja struktura koja u sebi sadrži veliku količinu "mirnog" zraka, a svaka dlaka ima ljušturu. Pod elektronskim mikroskopom, ova ljuska je debela oko 20 mikrona, što čini gotovo četvrtinu promjera vlasi.

Nadahnut ovim otkrićem, istraživački tim proveo je gotovo 6 godina pripremajući novu vrstu strukturnih vlakana "core-shell". Središte vlakna je polimerni aerogel, koji je prošaran dugim porama promjera od oko 10 do 30 mikrona. Male rupe raspoređene su u istom smjeru, poput "skladišta" za skladištenje zraka. Na površini vlakna nalazi se TPU (termoplastična poliuretanska guma) ljuska koja umotava aerogel unutra.

"'Jezgra' je odgovorna za postizanje super topline. Regulacijom smjera i veličine malih rupa unutar vlakna, očekuje se da 'zaključa' infracrveno zračenje i spriječi gubitak topline; 'ljuska' je odgovorna za to što je čvrsta i izdržljiva, pružajući dobru mehaničku potporu za vlakno, što ga čini otpornim na habanje, rastezanjem i perivim", rekao je Bohao.

Kako bi provjerili učinak toplinske izolacije, istraživači su pokušali provjeriti učinak toplinske izolacije jakni, vunenih džempera, pamučnih džempera i "džemperi polarnog medvjeda" s istom početnom temperaturom u hladnom skladištu konstantne temperature od minus 20 stupnjeva Celzijusa. Što manje raste površinska temperatura odjeće, manje se topline gubi iz ljudskog tijela i to je bolja toplinska izvedba odjeće.

Istraživači su otkrili da je nakon nekoliko minuta testiranja površinska temperatura pamučnog džempera porasla na 10,8 stupnjeva Celzijevih, a površinska temperatura donje jakne narasla je na 3,8 stupnjeva Celzijevih. Površina "džempera polarnog medvjeda", koji je debljine blizu vunenog džempera i samo jedne trećine do jedne petine debljine jakne, penje se samo na 3,5 Celzijevih stupnjeva.

"Dlaka polarnog medvjeda omogućuje nam da vidimo kako priroda dopušta 'jezgri' i 'ljušturi' da obavljaju svoje dužnosti. Bit bioničkog istraživanja je naučiti od prirode kako riješiti probleme." Bohao je rekao da je otkrivanje tajni prirode, otkrivanje novih znanja i stvaranje novih materijala koji poboljšavaju živote ljudi misija bioničkog istraživanja, a to je i potraga na kojoj tim ustraje dugi niz godina.