【要闻】中国科大以北极熊毛发为灵感仿生制备隔热材料

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由脂肪和毛皮构成的保温层，使北极熊在寒冷的北极生存。 在技术人员眼中，北极熊的毛发是理想的隔热材料，可以像天然材料一样锁住热量。 中国科大科学家已经开发出模仿北极熊一根毛的中空结构，扩展为多根毛块状材料的保温材料，该研究有可能在未来的建筑和航空航天行业得到广泛应用。 该成果于6月6日发表在细胞出版社的期刊《化学》上。

论文作者、中国科学技术大学化学系教授俞书宏表示，北极熊的毛发经过进化后变得完整，具有在寒冷潮湿的环境中保温的效果，它将成为合成保温材料的理想模式。 通过组装人工合成的碳管纤维，可以设计出在采用期间不会显着劣化、能吸收热量的弹性轻质材料。

与人类和其他哺乳动物的毛不同，北极熊的毛是中空的。 用显微镜放大后，每根毛发都存在空洞结构。 这些空洞的形状和间隔形成了独特的白壳(实际上北极熊的毛是透明的，光在内部反射，发光，看起来像白色)。 另外，这些也赋予了显着的保温性和疏水性，适用于人工绝热材料。

空心核限制热对流，空心结构同样轻质是材料科学中最突出的特征之一，中国科学技术大学副教授刘建伟说。 为了模拟这个结构，他们与中国科学技术大学近代力学系镍勇教授团队合作，模拟了数百万根空心碳管。 一根碳管相当于北极熊的毛，裹着类似通心粉的气凝胶。

发现与其他气凝胶和保温材料相比，受北极熊毛发的启发，用仿生制成的空管显示出轻质、绝热性，基本不受水的影响。 这是北极熊在游泳中保持温暖、湿润条件下维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，在工程上的适用性进一步提高。

研究者聚焦于该材料的相关工业用途，下一步计划将目前保温材料的生产从厘米尺度扩大到米水平尺度。 俞教授表示，由于实验室设备的限制，我们合成的碳管材料目前无法宏观量制造，但预计可以实现该材料的批量生产，探索在航空航天行业等极端条件下的应用。