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Durch die Nachahmung der Struktur von Eisbärenhaaren stellte ein Team der Zhejiang-Universität eine ultrawarme Kunstfaser her, die mit Aerogel eingekapselt war. Dieses Material ist warm, leicht und langlebig zugleich. Am 22. Dezember 2023 wurde in der internationalen Fachzeitschrift „Science“ ein Artikel zu dieser Leistung veröffentlicht.
Die Leistung wurde von einem Team bestehend aus Professor Bo Hao von der Fakultät für Chemieingenieurwesen und Bioingenieurwesen und außerordentlichem Professor Gao Weiwei von der Abteilung für Polymerwissenschaft und -technik der Zhejiang-Universität abgeschlossen.
Bai Hao sagte, dass Eisbären auf ihr superwarmes Haar angewiesen seien, um sich an die Umgebung von minus 40 Grad Celsius anzupassen. Sie fanden heraus, dass das Haar eines Eisbären eine hohle Struktur ist, die eine große Menge „stiller“ Luft einschließt, und dass jedes Haar eine Hülle hat. Unter einem Elektronenmikroskop ist diese Hülle etwa 20 Mikrometer dick und macht fast ein Viertel des Haardurchmessers aus.
Inspiriert von dieser Entdeckung verbrachte das Forschungsteam fast sechs Jahre damit, eine neue Art von „Kern-Hülle“-Strukturfaser vorzubereiten. Das Zentrum der Faser ist ein Polymer-Aerogel, das mit langen Poren mit einem Durchmesser von etwa 10 bis 30 Mikrometern übersät ist. Die kleinen Löcher sind in der gleichen Richtung angeordnet, wie „Lagerhäuser“ zur Luftspeicherung. Auf der Oberfläche der Faser befindet sich eine TPU-Hülle (thermoplastischer Polyurethan-Gummi), die das Aerogel im Inneren umhüllt.
„Der ‚Kern‘ ist dafür verantwortlich, Superwärme zu erreichen. Durch die Regulierung der Richtung und Größe der kleinen Löcher im Inneren der Faser wird erwartet, dass er die Infrarotstrahlung ‚einschließt‘ und Wärmeverluste verhindert; die ‚Hülle‘ ist dafür verantwortlich, stark zu sein und.“ langlebig und bietet der Faser eine gute mechanische Unterstützung, wodurch sie verschleißfest, dehnbar und waschbar ist“, sagte Bohao.
Um die Wärmeisolationswirkung zu überprüfen, versuchten die Forscher, die Wärmeisolationswirkung von Daunenjacken, Wollpullovern, Baumwollpullovern und „Eisbärenpullovern“ bei gleicher Anfangstemperatur in einem Kühlhaus mit konstanter Temperatur von minus 20 Grad Celsius zu überprüfen. Je weniger die Oberflächentemperatur der Kleidung ansteigt, desto weniger Wärme geht vom menschlichen Körper verloren und desto besser ist die Wärmeleistung der Kleidung.
Die Forscher fanden heraus, dass die Oberflächentemperatur des Baumwollpullovers nach wenigen Testminuten auf 10,8 Grad Celsius und die Oberflächentemperatur der Daunenjacke auf 3,8 Grad Celsius anstieg. Die Oberfläche des „Eisbärenpullovers“, der annähernd so dick ist wie ein Wollpullover und nur ein Drittel bis ein Fünftel der Dicke einer Daunenjacke, erwärmt sich nur auf 3,5 Grad Celsius.
„Das Haar des Eisbären ermöglicht es uns zu sehen, wie die Natur es dem ‚Kern‘ und der ‚Hülle‘ ermöglicht, ihre jeweiligen Aufgaben zu erfüllen. Die Essenz der bionischen Forschung besteht darin, von der Natur zu lernen, wie man Probleme löst.“ Bohao sagte, dass die Mission der bionischen Forschung darin besteht, die Geheimnisse der Natur zu enthüllen, neues Wissen zu entdecken und neue Materialien zu schaffen, die das Leben der Menschen verbessern, und dass dies auch das Ziel ist, das das Team seit vielen Jahren verfolgt.
