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科学家开发了受北极熊启发的新型绝缘材料

一个众所周知的事实是,活生物体通过称为自然选择的过程在地质时间内进化出了适应性强的结构和材料。这些特性包括独特的特性,例如疏水性或天然防水性,保温性,生物发光性和着色性,以及独特的飞行和运动方法。

纵观历史,科学家和工程师一直以在人造材料,机械和其他应用中重现这些自然特征为目标,这一过程被称为“仿生”。

现在,来自中国的科学家已经开发出了一种轻质,弹性和隔热的材料,他们希望这种材料将来可以在建筑和航空航天行业中得到应用。他们的灵感?北极熊皮毛。

北极熊(Ursus maritimus)皮毛的特性归功于其许多独特的结构,这是许多工业纺织品和材料的灵感来源:与其他哺乳动物不同,北极熊的皮毛实际上是空心的,研究人员称其具有长而直的圆柱芯通过其中心。这不仅为熊提供了标志性的白大衣,还为它们的毛皮提供了出色的保暖能力,并赋予了其其他性能,例如令人难以置信的耐水性和弹性。

中国科学技术大学(USTC)副教授刘建伟说:“中空的中心限制了热量的流动,也使单根头发轻巧,这是材料科学领域最突出的优势之一。”在他们的研究中说,该研究发表在《化学》杂志上。

根据中国科学技术大学机械工程学教授Yong Ni的说法,为了模拟这种结构并将其缩放到实际尺寸,研究团队首先在微小的碲丝上涂了一层碳。然后将这些线溶解,形成数以百万计的中空碳管-每个碳管相当于一根头发。将这些管缠绕成意大利面条状的气凝胶块。中国科学技术大学化学教授,该研究的合著者俞树红说,通过用碳管制造材料,他们能够设计出能够捕集热量的材料,而不会在其整个生命周期内产生明显的降解。

除了所得的材料是一种有效的绝缘体之外,它还比目前其他现有的气凝胶和绝缘材料轻得多,并且防水且“极具弹性”,甚至比天然北极熊毛本身还要轻。

尽管他们的初步研究取得了积极的结果,但是研究人员说,目前尚无法扩大大规模生产的制造过程,这表明市场上碲的成本很高。(相关:水下间谍活动:可以将鱼用于水下监视吗?)

于说:“虽然目前我们的碳管材料目前尚不容易批量生产,但我们希望克服这些尺寸限制,因为我们致力于极端的航空航天应用。” ,便宜的元素。

USTC的研究建立在对北极熊皮毛的早期研究的基础上,其中一项研究着重于创造一种仿生纺织品,该纺织品可以用作保暖衣服的材料。

这项发表在《先进材料》杂志上的研究使用了一种“冻结纺丝”技术,以促进纤维的连续和大规模制造。据研究人员称,仿生纤维显示出极好的隔热性能,以及良好的透气性和耐磨性。

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