北极熊的透光皮毛是新型超温暖纺织品的技术关键|环球速递

来源：cnBeta 　2023-04-11 05:38:53

(资料图片)

在寻找人类问题的答案时，科学家们经常求助于已经进化出自己的解决方案的动物。因此，当需要开发一种吸热织物时，一个研究小组将目光投向了北极熊，北极熊的外层使它们能够承受低至-50°F（-46°C）的温度。他们发现，这个秘密与北极熊独特的皮毛和它下面的黑色皮肤之间的关系有关。

动物不断激励着人类尝试模仿它们的一些能力，因为科学家们试图通过一个被称为生物模仿学的科学分支来开发新产品和技术。这在纺织品开发领域尤其如此，我们已经看到了从乌贼身上获得灵感的吸热材料，从软体动物身上获得灵感的潜在的凯夫拉纤维替代品；基于骆驼皮的冷却材料；以及更多。

虽然北极熊一直是寻找制造超温暖织物的合理场所，但马萨诸塞大学阿默斯特分校的研究人员说，他们是80年来第一个创造出完全模仿北极熊生存方式的人造材料。

作为研发制造这种材料的工作的一部分，研究小组发现，北极熊有一种从阳光中获取和保持热量的双重方法。构成其被毛的毛发（看起来是白色的，但实际上是半透明的）就像一种光纤输送系统，将温暖输送到下面的皮肤上。由于北极熊的皮肤是黑色的，它能够很容易地吸收热量。当皮肤变暖后，北极熊的皮毛就会充当绝缘层，将热量保持在它们的身体上。

以前的两项研究表明，北极熊的皮毛在保持热量方面特别出色，原因有二。首先，组成北极熊皮毛的个别毛发是空心的，它不是很好的热导体；其次，这些毛发善于反向散射热能，而不是让它反弹到周围的大气中。

对于新的由北极熊启发的织物，研究人员创建了一种由尼龙组成的底层，上面涂有一种被称为PEDOT的深色聚合物。这种涂层因其保温能力而闻名，并已被用于智能砖、更好的电池、改进的大脑监测电极和水净化气凝胶等等。

在PEDOT层的顶部，科学家们添加了透明的聚丙烯线，可以向下吸引可见光来加热它。测试显示，这种新材料已经被智能纺织品公司Soliyarn开发用于商业用途，它比棉花更轻，保暖性能更好。事实上，用这种新材料制成的夹克与棉花相比将轻30%，并且可以让穿着者在10℃（18°F）的低温下保持舒适，只要它在周围环境中足够明亮。

有趣的是，研究人员说，他们相信这种材料可以通过任何亮光来源--不仅仅是阳光，从而有效地温暖穿着者。开发能够以这种方式工作的服装可以改变人们在气温变冷时不得不用来在室内取暖的能源数量。

这项研究的主要作者韦斯利-维奥拉（Wesley Viola）说："空间供暖消耗了大量的能源，这些能源大多来自于化石燃料。虽然我们的纺织品在晴朗的日子里作为外衣真的很耀眼，但光热捕获结构的工作效率足以想象使用现有的室内照明来直接加热身体。通过将能源资源集中在身体周围的"个人气候"上，这种方法可能比现状更具有可持续性。"

这项研究已经发表在ACS应用材料界面杂志上。

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