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中國(guó)科技大學(xué)研究出新型仿生隔熱材料,結(jié)構(gòu)類(lèi)似北極熊毛發(fā)
來(lái)源:科技日?qǐng)?bào) 2019-06-10 16:15:45

科技日?qǐng)?bào)合肥6月9日電(記者吳長(zhǎng)鋒)記者從中國(guó)科技大學(xué)獲悉,該?;瘜W(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。

關(guān)鍵詞: 新型仿生隔熱材料
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