中国科学技术大学(USTC)的研究人员已经复制了个体北极熊的结构,以创造一种强大,轻便的绝缘体。
北极熊依靠它们的脂肪,皮肤和毛皮将它们与寒冷的北极寒冷隔离开来。对他们来说,高质量的保温是生死攸关的问题 - 所以熊 真的很擅长保温stylechina.com。来自中国科技大学的材料科学家已经复制了单个北极熊毛的结构,以创造一种用于建筑和航空航天工业的绝缘材料。
从最好的学习
“北极熊毛已经进化优化,有助于防止寒冷和潮湿条件下的热量流失,这使其成为合成隔热材料的优秀模型,”中国科技大学化学系教授俞淑红说。“通过用碳管制作管状气凝胶,我们可以设计出类似的弹性和轻质材料,可以捕获热量而不会在其使用寿命期间明显降低。”
与大多数哺乳动物的毛发不同,北极熊毛具有中空的核心。在显微镜下观察它们看起来像长管。除了给北极熊带来独特的颜色外,这些毛发还非常非常擅长捕获热量,隔绝水分,并且有弹性和弯曲。该团队表示,这些特性在热绝缘体中非常受欢迎。
“中空中心限制了热量的移动,也使个别头发轻盈,这是材料科学中最突出的优势之一,”中国科技大学副教授刘建伟说。
该团队也是中国科学技术大学机械工程系教授Yong Ni,他们建造了数百万个掏空的碳纳米管,每个碳纳米管相当于一股北极熊毛。然后他们将所有东西捆在一起成为气凝胶块。
该团队表示,与其他气凝胶或绝缘体相比,它们的设计更轻,能够更好地抑制热流(即更好的热绝缘体)。该材料还具有很强的防水性,这对于在潮湿环境中保持其性能至关重要。最后,它也非常有弹性 - 甚至超过了北极熊的毛发本身,团队解释说 - 使它更具有机械弹性和多功能性。
到目前为止,该团队可以一次只生产几厘米的气凝胶。他们的下一个挑战是扩大制造工艺,一次生产一米长的绝缘子,这将使其适用于工业应用。
“虽然我们的碳管材料目前不能轻易批量生产,但我们希望在我们努力实现极端航空航天应用时克服这些尺寸限制,”Yu说。
“仿生碳管气凝胶能够实现超弹性和隔热”一文发表在 Chem。