Çinli bilim adamları kutup ayısı kıllarından biyonik ısı yalıtım malzemesi hazırlıyor

Zhejiang Üniversitesi'nden bir ekip, kutup ayısı kıllarının yapısını taklit ederek aerojel ile kapsüllenmiş ultra sıcak bir yapay elyaf hazırladı. Bu malzeme aynı zamanda sıcak, hafif ve dayanıklıdır. 22 Aralık 2023'te bu başarı ile ilgili bir makale uluslararası "Science" dergisinde yayımlandı.

Başarı, Kimya Mühendisliği ve Biyomühendislik Okulu'ndan Profesör Bo Hao ve Zhejiang Üniversitesi Polimer Bilimi ve Mühendisliği Bölümü'nden Doçent Gao Weiwei'den oluşan bir ekip tarafından tamamlandı.

Bai Hao, kutup ayılarının eksi 40 santigrat derecelik ortama uyum sağlamak için süper sıcak saçlarına güvendiklerini söyledi. Kutup ayısı kıllarının büyük miktarda "durgun" havayı içine alan içi boş bir yapı olduğunu ve her kılda bir kabuk bulunduğunu buldular. Elektron mikroskobu altında bu kabuk yaklaşık 20 mikron kalınlığında olup saç çapının neredeyse dörtte birini oluşturur.

Bu keşiften ilham alan araştırma ekibi, yeni bir tür "çekirdek-kabuk" yapısal elyaf hazırlamak için yaklaşık 6 yıl harcadı. Lifin merkezi, yaklaşık 10 ila 30 mikron çapında uzun gözeneklerle noktalı bir polimer aerojeldir. Küçük delikler, havayı depolamak için kullanılan "depolar" gibi aynı yönde düzenlenmiştir. Fiberin yüzeyinde aerojeli içeri sarmak için TPU (termoplastik poliüretan kauçuk) kabuk bulunmaktadır.

"'Çekirdek', süper sıcaklığın elde edilmesinden sorumludur. Fiber içindeki küçük deliklerin yönünü ve boyutunu düzenleyerek, kızılötesi radyasyonu 'kilitlemesi' ve ısı kaybını önlemesi beklenir; 'kabuk', güçlü ve dayanıklı olmaktan sorumludur. dayanıklı, elyaf için iyi bir mekanik destek sağlıyor, aşınmaya dayanıklı, esnemeye karşı dayanıklı ve yıkanabilir hale geliyor" dedi Bohao.

Isı yalıtım etkisini doğrulamak için araştırmacılar, eksi 20 santigrat derecelik sabit sıcaklıktaki soğuk bir depoda aynı başlangıç ​​sıcaklığına sahip kaz tüyü ceketlerin, yünlü kazakların, pamuklu kazakların ve "kutup ayısı kazaklarının" ısı yalıtım etkisini doğrulamaya çalıştılar. Giysinin yüzey sıcaklığı ne kadar az yükselirse, insan vücudundan o kadar az ısı kaybı olur ve giysinin termal performansı o kadar iyi olur.

Araştırmacılar, birkaç dakikalık testin ardından pamuklu kazağın yüzey sıcaklığının 10,8 santigrat dereceye, kaz tüyü ceketin yüzey sıcaklığının ise 3,8 santigrat dereceye yükseldiğini buldu. Yünlü bir kazak kalınlığına yakın ve kuş tüyü bir ceketin kalınlığının yalnızca üçte biri ila beşte biri kadar olan "kutup ayısı kazağının" yüzeyi yalnızca 3,5 santigrat dereceye kadar çıkıyor.

"Kutup ayısı kılları, doğanın 'çekirdek' ve 'kabuk'un ilgili görevlerini yerine getirmesine nasıl izin verdiğini görmemizi sağlıyor. Biyonik araştırmanın özü, sorunların nasıl çözüleceğini doğadan öğrenmektir." Bohao, doğanın sırlarını açığa çıkararak, yeni bilgiler keşfetmenin ve insanların yaşamlarını iyileştiren yeni materyaller yaratmanın biyonik araştırmanın misyonu olduğunu ve bunun aynı zamanda ekibin uzun yıllardır ısrarla sürdürdüğü bir arayış olduğunu söyledi.