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新型仿生隔熱材料結構類似北極熊毛發

2019-06-10 10:51:21來源:新華網
  
  
  
  

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

  “北極熊的毛發經過進化完善,使其具有在寒冷潮濕的環境中保溫的效果,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,我們可以設計出一種具有彈性的輕質材料,這種材料在使用期限內不會明顯老化,而且能吸收熱量。” 俞書宏說。

  與人類或其它哺乳動物的毛發不同,北極熊的毛發是中空的,每一根毛發都存在空腔結構。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,光在內部發生反射 ,引起發光,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。

  “中空的內核限制了熱對流,中空結構同樣也使單根毛發變得輕質,這是材料科學中最突出的優勢之一,”中國科技大學副教授劉建偉說,他們模擬了數百萬根中空碳管,每根碳管相當于一根北極熊毛發,并將它們纏繞成像通心粉一樣的氣凝膠。

  研究人員發現受北極熊毛發啟發仿生制備的空心管表現出輕質、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工業用途,下一步準備將目前這種保溫材料的生產從厘米尺度擴大到米級尺度。并探索其在航空航天領域等極端條件下的應用。(吳長鋒)

責任編輯: 孫璐瑩 關鍵字:仿生隔熱材料 北極熊毛發
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