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新型仿生隔热材料结构类似北极熊毛发

2019-06-10 08:38
爱智造
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据科技日报报道,中国科技大学化学系俞书宏教授课题组仿照单根北极熊毛发的中空结构,并将其扩展到由许多毛发组成的块体材料上。研究成果6月6日发表在细胞出版社旗下期刊《化学》上。

“北极熊的毛发经过进化完善,使其具有在寒冷潮湿的环境中保温的效果,这使它成为合成保温材料的理想模型。通过组装人工合成的碳管纤维,我们可以设计出一种具有弹性的轻质材料,这种材料在使用期限内不会明显老化,而且能吸收热量。” 俞书宏说。

与人类或其它哺乳动物的毛发不同,北极熊的毛发是中空的,每一根毛发都存在空腔结构。这些空腔的形状和间距形成了它们独特的白色外壳,实际上北极熊的毛是透明的,光在内部发生反射 ,引起发光,看起来像白色。同时,这也赋予了它们显著的保温性和疏水性,适宜人工隔热材料效仿。

“中空的内核限制了热对流,中空结构同样也使单根毛发变得轻质,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,他们模拟了数百万根中空碳管,每根碳管相当于一根北极熊毛发,并将它们缠绕成像通心粉一样的气凝胶。

研究人员发现受北极熊毛发启发仿生制备的空心管表现出轻质、隔热,也几乎不受水的影响——这是一个使北极熊既能在游泳时保持温暖,又能在潮湿条件下保持绝缘性的便利功能。另一个好处是,这种新材料与北极熊的毛发相比具有超弹性,这就进一步提高了其在工程方面的适用性。

研究人员聚焦于这种材料的相关工业用途,下一步准备将目前这种保温材料的生产从厘米尺度扩大到米级尺度。并探索其在航空航天领域等极端条件下的应用。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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