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新型仿生隔熱材料結構類(lèi)似北極熊毛發(fā)
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作者:
老臣
時(shí)間:
2019-6-11 22:12
標題:
新型仿生隔熱材料結構類(lèi)似北極熊毛發(fā)
中國科技大學(xué)化學(xué)系俞書(shū)宏教授課題組仿照單根北極熊毛發(fā)的中空結構，并將其擴展到由許多毛發(fā)組成的塊體材料上。研究成果6月6日發(fā)表在細胞出版社旗下期刊《化學(xué)》上。
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“北極熊的毛發(fā)經(jīng)過(guò)進(jìn)化完善，使其具有在寒冷潮濕的環(huán)境中保溫的效果，這使它成為合成保溫材料的理想模型。通過(guò)組裝人工合成的碳管纖維，我們可以設計出一種具有彈性的輕質(zhì)材料，這種材料在使用期限內不會(huì )明顯老化，而且能吸收熱量?！庇釙?shū)宏說(shuō)。
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與人類(lèi)或其它哺乳動(dòng)物的毛發(fā)不同，北極熊的毛發(fā)是中空的，每一根毛發(fā)都存在空腔結構。這些空腔的形狀和間距形成了它們獨特的白色外殼，實(shí)際上北極熊的毛是透明的，光在內部發(fā)生反射 ，引起發(fā)光，看起來(lái)像白色。同時(shí)，這也賦予了它們顯著(zhù)的保溫性和疏水性，適宜人工隔熱材料效仿。
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“中空的內核限制了熱對流，中空結構同樣也使單根毛發(fā)變得輕質(zhì)，這是材料科學(xué)中最突出的優(yōu)勢之一，”中國科技大學(xué)副教授劉建偉說(shuō)，他們模擬了數百萬(wàn)根中空碳管，每根碳管相當于一根北極熊毛發(fā)，并將它們纏繞成像通心粉一樣的氣凝膠。
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研究人員發(fā)現受北極熊毛發(fā)啟發(fā)仿生制備的空心管表現出輕質(zhì)、隔熱，也幾乎不受水的影響——這是一個(gè)使北極熊既能在游泳時(shí)保持溫暖，又能在潮濕條件下保持絕緣性的便利功能。另一個(gè)好處是，這種新材料與北極熊的毛發(fā)相比具有超彈性，這就進(jìn)一步提高了其在工程方面的適用性。
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研究人員聚焦于這種材料的相關(guān)工業(yè)用途，下一步準備將目前這種保溫材料的生產(chǎn)從厘米尺度擴大到米級尺度。并探索其在航空航天領(lǐng)域等極端條件下的應用。（
科技日報
記者吳長(cháng)鋒）
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