科学家研制出人造纤维在隔热功能上可仿生北极熊

冰天雪地的冰雪国际里，北极熊们自带一身最抗寒“皮草”繁衍生息。浙江大学化学工程与生物工程学院柏浩教授团队受此启示，用共同的“冻纺”术纺出一根根人工纤维，隔热功用可与北极熊的毛发比美。

相关论文《仿北极熊毛的隔热织物》宣布在2月上线的《先进资料》后，《天然》、《新科学家》和美国化学会等接连将此作为科学研讨亮点进行了报导。

北极熊的毛，有可能是天然界最抗寒的保温资料。柏浩教授平常很爱看北极熊的纪录片，他一起是一位仿生智能资料专家，赞赏大天然的一起，他还在揣摩：我能不能做出一件北极熊的“毛衣”？

通过一年多测验，团队开宣布一种“冻纺”术，用天然的蚕丝蛋白纺成纤维，其结构与隔热功用都可与北极熊的毛比美。

在试验室里，这台主动“纺纱机”在作业。浓度为5%的蚕丝蛋白水溶液，被针头慢慢地打针穿过一个严寒的铜环，水溶液中的水遇冷瞬间凝成了冰晶，水溶液被从头“塑形”成为接连的纤维。在这个历程中，冰晶发挥了“塑形”的功用，不光形成了纤维的“骨架”，也在纤维内部形成了有序的空间。这些纤维通过冷冻干燥，冰晶蒸发了，便留下一条条由蚕丝蛋白组成的纤维，外形酷似北极熊的毛。

论文榜首作者、硕士二年级的崔滢同学用电镜摄影了这根“拷贝毛”的微观结构：纤维内部层层有序地散布着细长的小孔。“一般来说，多孔资料的质地会比较脆，而这种层层有序的散布，赋予了资料必定的强度。”柏浩以为，这是资料完成纺织和穿戴的必要条件。

崔滢用镊子牵线搭桥，将人工纤维织成一块布。所用的蚕丝蛋白的量，相当于两颗蚕茧。课题组请一只小白兔当模特，榜首个试穿这种资料。在-10℃到40℃的环境中，科学家用红外相机给小兔子摄影。相片上，小兔子头部的概括清晰可见，而穿戴“毛衣”的身躯不见了，完成了完美热隐身！本来，小兔子体表的温度被锁在了“毛衣”里，红外相机无法捕捉到丢失的热量。

课题组还对天然北极熊毛与人工北极熊毛的导热率进行了比照，天然北极熊毛的导热率是接近于停止的空气而“山寨”版仿生纤维的导热率最低为19。导热率越低，表明隔热功用越好。

论文一出，国际上许多媒体对这项研讨产生了稠密的爱好。这一仿生隔热纤维展现了夸姣的使用远景：未来的冬季，咱们或许能够离别厚重的外套，批一件薄如蝉翼的“毛衣”便可出门；野外作战的战士，在“热隐身衣”的维护下，可成功躲过红外勘探。

“在隔热功用上仿生北极熊，这仅仅咱们研讨的榜首步。”柏浩说，仿生的终极意图，并不是制造出和天然如出一辙的产品，而是在大天然的启示下，研制规划功用更为强壮的资料。课题组现在现已做出一些探究：比方，在纤维中参加导电的碳纳米管，就能够做出用于野外的便携式电热毯，充电数秒，温度就能够上升10摄氏度。不光隔热，仍是“秒热”。“此外，咱们还在研制用于高温隔热的功用资料。”柏浩说。

据介绍，论文的其他作者还包含本科生龚华鑫、硕士生王玉洁、博士生李德文。该项研讨得到了国家天然科学基金和国家“青年千人”打算的赞助。