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这样的北极熊“毛衣”给我来一打!还具备“热隐身”功能

2018/3/1 15:27:58    来源:1749服装周刊

 生活在极地世界的北极熊是最不怕冷动物之一,北极熊得以在极寒之地北极生存,其厚实的毛发和皮下脂肪起到了至关重要的作用。

北极熊是世界上皮毛最保暖的动物  

  最近,以此为灵感,浙大的学者研制了一种仿生纤维,成功让一只兔子实现了“热隐身”。不同于“光学隐身”,“热隐身”指因红外线热成像设备的无法识别生物体散发的热量,从而达到的隐身效果。   

 

   在实验中实现热隐身的织物其实非常单薄  

  这项研究成果,也有望使人们穿上更保暖的衣物,甚至让士兵穿上“隐身军服”。据美国化学化工新闻2月21日报道,浙江大学化学工程与生物工程学院教授柏浩,带领他的团队模仿北极熊的毛发结构,研制出了一种有序多孔的隔热保温织物。这种织物不仅非常保暖,还能有“隐身”的特殊功能。

   浙大教授柏浩 / 新华视频截图

  据了解,在显微镜下,北极熊的毛发呈透明色的中空多孔结构,是一种绝佳的保温纤维。不仅如此,它们的毛发还能反射红外线辐射,使北极熊在热成像摄像机中几乎是隐形的。

   显微镜下的北极熊毛(左)和浙大的仿生有序多孔纤维(右)   

  为了模仿这种结构,柏浩团队将蚕丝溶解于水中,制成含水量达95%的纺丝溶液。之后,再用注射器将混合物慢慢注入一个低温装置中,形成直径约为200微米、含有冰晶的冷冻多孔纤维。最后,再通过冷冻干燥,让纤维中的冰晶升华留下众多有序的片层孔。

该仿生纤维的横截面  

  “我们惊讶地发现,这种材料的导热系数比原本的北极熊毛发还要低,保暖性也更强”,柏浩说道。他们将编好的织物盖在一只兔子身上,用热成像摄相机进行观察。结果显示,在-10℃到40℃的环境中,相机几乎无法检测出兔子身上的热量。   

  论文第一作者、硕士二年级的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1749和穿戴的必要条件。

   柏浩(左)和崔滢(右)在实验室   

  报道称,此前,来自法国卡瓦永的科学家西尔万·德维尔(Sylvain Deville)已经用过同样的冰模板法来制造多孔纤维。但是,德维尔认为,浙大展现出了更强的控制纤维结构的能力。   

   兔子的身体在红外热成像相机中得以“隐身”   

  研究中,柏浩的团队还将碳纳米管加入仿生纤维,制造出了新的电加热织物。在5伏特的电压下,电加热织物能在一分钟内自动从24℃升至36℃。虽然加热后的织物不再具有“热隐身”效果,但却成为了保暖效果更好的“冬装”。   

  也就是说,这种仿生纤维既可以实现被动隔热,也可以实现主动生热。“在不同的条件下,他们可以做出不同功能的衣物,我觉得非常有趣”,德维尔说。

   显微镜下的该仿生纤维织物   

  据了解,柏浩团队的研究成果,已经在材料科学领域的国际领先学术杂志之一——“先进材料”(Advanced Materials)上刊登。柏浩也已获得了这项冻结纺丝技术的专利,他希望能把这种织物发展成商品。并且,他也很看好自己的成果在工业、军事等领域找到用武之地,“若用它来生产军服,就可以隐藏士兵的踪迹了。”柏浩团队下一步的研究方向,是提升该仿生材料的强度,并将其和更多材料融合,拓展新的功能。   

  来源:观察者网、钱江晚报、浙大学术委员会

  综合整理:1749服装周刊