Sarjana Cina menyediakan bahan penebat haba bionik rambut beruang kutub

Dengan meniru struktur rambut beruang kutub, pasukan dari Universiti Zhejiang menyediakan gentian tiruan ultra-hangat yang dibungkus dengan aerogel. Bahan ini hangat, ringan dan tahan lama pada masa yang sama. Pada 22 Disember 2023, kertas kerja yang berkaitan dengan pencapaian ini diterbitkan dalam jurnal antarabangsa "Sains".

Pencapaian itu telah disempurnakan oleh pasukan Profesor Bo Hao dari Pusat Pengajian Kejuruteraan Kimia dan Bioengineering dan Profesor Madya Gao Weiwei dari Jabatan Sains dan Kejuruteraan Polimer di Universiti Zhejiang.

Bai Hao berkata bahawa beruang kutub bergantung pada rambut super hangat mereka untuk menyesuaikan diri dengan persekitaran minus 40 darjah Celsius. Mereka mendapati bahawa rambut beruang kutub adalah struktur berongga yang merangkumi sejumlah besar udara "tenang", dan setiap rambut mempunyai cangkerang. Di bawah mikroskop elektron, cangkang ini adalah kira-kira 20 mikron tebal, menyumbang hampir satu perempat daripada diameter rambut.

Diilhamkan oleh penemuan ini, pasukan penyelidik menghabiskan hampir 6 tahun menyediakan jenis gentian struktur "teras-cangkang" baharu. Bahagian tengah gentian adalah aerogel polimer, yang bertitik dengan liang panjang dengan diameter kira-kira 10 hingga 30 mikron. Lubang-lubang kecil disusun dalam arah yang sama, seperti "gudang" untuk menyimpan udara. Terdapat cangkerang TPU (getah poliuretana termoplastik) pada permukaan gentian untuk membalut airgel di dalamnya.

"'Inti' bertanggungjawab untuk mencapai kehangatan super. Dengan mengawal arah dan saiz lubang kecil di dalam gentian, ia dijangka 'mengunci' sinaran inframerah dan menghalang kehilangan haba; 'cangkang' bertanggungjawab untuk menjadi kuat dan tahan lama, memberikan sokongan mekanikal yang baik untuk gentian, menjadikannya tahan haus, tahan regangan dan boleh dibasuh," kata Bohao.

Untuk mengesahkan kesan penebat haba, para penyelidik cuba mengesahkan kesan penebat haba jaket bawah, baju sejuk bulu, baju sejuk kapas dan "baju sejuk beruang kutub" dengan suhu awal yang sama dalam penyimpanan sejuk suhu malar minus 20 darjah Celsius. Semakin kurang suhu permukaan pakaian meningkat, semakin kurang haba yang hilang dari tubuh manusia dan semakin baik prestasi terma pakaian.

Para penyelidik mendapati bahawa selepas beberapa minit ujian, suhu permukaan baju sejuk kapas meningkat kepada 10.8 darjah Celsius, dan suhu permukaan jaket bawah meningkat kepada 3.8 darjah Celsius. Permukaan "baju sejuk beruang kutub", yang hampir dengan ketebalan baju sejuk bulu dan hanya satu pertiga hingga satu perlima daripada ketebalan jaket bawah, hanya meningkat kepada 3.5 darjah Celsius.

"Rambut beruang kutub membolehkan kita melihat bagaimana alam semulajadi membenarkan 'teras' dan 'cangkang' melaksanakan tugas masing-masing. Intipati penyelidikan bionik adalah untuk belajar daripada alam semula jadi bagaimana untuk menyelesaikan masalah." Bohao berkata bahawa dengan mendedahkan rahsia alam semula jadi, Menemui pengetahuan baharu dan mencipta bahan baharu yang meningkatkan kehidupan manusia adalah misi penyelidikan bionik, dan ia juga merupakan usaha yang telah dilakukan oleh pasukan itu selama bertahun-tahun.