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浙大研发高隔热性能仿生纤维 可躲避红外相机追踪

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发表于 2019-3-7 17:06:14 | 显示全部楼层 |阅读模式

  中新网杭州2月27日电(童笑雨 周炜)天寒地冻的冰雪世界里,北极熊们自带一身最抗寒“皮草”繁衍生息。近日,浙江大学(下称“浙大”)化学工程与生物工程学院柏浩团队受此启发,用独特的“冻纺”术纺出一根根人造纤维。据悉,其隔热性不仅可与北极熊毛发相媲美,穿上这身人造纤维编织成的“毛衣”,小兔子成功“逃”过了红外相机的追踪。
  北极熊的毛,是自然界最抗寒的保暖材料之一。据悉,每根北极熊的毛和人的头发差不多粗细,内有孔径15-20微米左右中空而半透明的小管,小孔周围有许多狭长的小孔,朝同一方向伸展。

柏浩(左)和崔滢(右)在实验室。校方提供
  “许许多多小孔‘封装’着空气,空气静止了,热对流就无法产生,减少了热量的流失。”柏浩解释说,源于这样的机理,北极熊的毛几乎不泄露热量,也无法用红外相机捕捉。作为一名仿生智能材料专家,他开始研究北极熊“毛衣”的制作。
  经过一年多尝试,该团队用天然的蚕丝蛋白纺成纤维,开发了“冻纺”术,其结构与隔热功能都与北极熊的毛相媲美。其科研成果也于2月14日发表在材料科学领域的国际领先学术杂志《先进材料》上。

人造北极熊毛微观电镜结构。校方提供
  该论文第一作者、浙大硕士二年级学生崔滢用电镜拍摄了这根“仿制毛”的微观结构:纤维内部层层有序地分布着狭长的小孔。
  “通常来说,多孔材料的质地会比较脆,而这种层层有序的分布,赋予了材料一定的强度。”柏浩认为,这是材料实现纺织和穿戴的必要条件。
  值得一提的是,崔滢还用镊子穿针引线,将人造纤维织成一块布,并穿在实验“模特”小白兔身上。在用红外相机拍摄的照片中,小兔子头部的轮廓清晰可见,而穿着“毛衣”的身躯不见了,实现了完美的“热隐身”。

电镜下的天然北极熊毛的微观结构。校方提供
  “这说明小兔子体表的温度被锁在了‘毛衣’里,红外相机无法捕捉到流失的热量。”柏浩解释说,与天然北极熊毛27的导热率相比,该材料导热率最低为19,隔热性能更好。
  “在隔热功能上仿生北极熊,这只是我们研究的第一步。”柏浩说,仿生的终极目的,并不是制造出和自然一模一样的产品,而是在大自然的启发下,研发设计功能更为强大的材料。
  据悉,目前该团队已进行一系列探索,如在纤维中加入导电的碳纳米管,做出“秒热”的户外便携式电热毯。“此外,我们还在研发用于高温隔热的功能材料。”柏浩说,基于此项研究,未来的冬天,我们或可告别厚重的外套,批一件薄如蝉翼的“毛衣”便可出门;野外作战的士兵,在“热隐身衣”的保护下,可成功躲过红外探测。(完)

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