記者從中國(guó)科技大學(xué)獲悉，該校化學(xué)系俞書(shū)宏教授課題組仿照單根北極熊毛發(fā)的中空結(jié)構(gòu)，并將其擴(kuò)展到由許多毛發(fā)組成的塊體材料上。研究成果6月6日發(fā)表在細(xì)胞出版社旗下期刊《化學(xué)》上。

“北極熊的毛發(fā)經(jīng)過(guò)進(jìn)化完善，使其具有在寒冷潮濕的環(huán)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(guò)組裝人工合成的碳管纖維，我們可以設(shè)計(jì)出一種具有彈性的輕質(zhì)材料，這種材料在使用期限內(nèi)不會(huì)明顯老化，而且能吸收熱量。” 俞書(shū)宏說(shuō)。

與人類(lèi)或其它哺乳動(dòng)物的毛發(fā)不同，北極熊的毛發(fā)是中空的，每一根毛發(fā)都存在空腔結(jié)構(gòu)。這些空腔的形狀和間距形成了它們獨(dú)特的白色外殼，實(shí)際上北極熊的毛是透明的，光在內(nèi)部發(fā)生反射，引起發(fā)光，看起來(lái)像白色。同時(shí)，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(nèi)核限制了熱對(duì)流，中空結(jié)構(gòu)同樣也使單根毛發(fā)變得輕質(zhì)，這是材料科學(xué)中最突出的優(yōu)勢(shì)之一，”中國(guó)科技大學(xué)副教授劉建偉說(shuō)，他們模擬了數(shù)百萬(wàn)根中空碳管，每根碳管相當(dāng)于一根北極熊毛發(fā)，并將它們纏繞成像通心粉一樣的氣凝膠。

研究人員發(fā)現(xiàn)受北極熊毛發(fā)啟發(fā)仿生制備的空心管表現(xiàn)出輕質(zhì)、隔熱，也幾乎不受水的影響——這是一個(gè)使北極熊既能在游泳時(shí)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(gè)好處是，這種新材料與北極熊的毛發(fā)相比具有超彈性，這就進(jìn)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(guān)工業(yè)用途，下一步準(zhǔn)備將目前這種保溫材料的生產(chǎn)從厘米尺度擴(kuò)大到米級(jí)尺度。并探索其在航空航天領(lǐng)域等極端條件下的應(yīng)用。