灵感来自北极熊毛发 我国科学家制备仿生隔热材料

新民晚报讯（记者 郜阳）由脂肪和毛皮构成的保温层，使北极熊在严寒的北极得以生存。在工程师眼中，北极熊的毛发是理想的隔热材料。记者从中国科学技术大学获悉，我国科学家如今已经研制出这样一种保温材料——仿照单根北极熊毛发的中空结构，并将其扩展到由许多毛发组成的块体材料上，该项研究可能在未来建筑和航空航天领域得到广泛应用。

该校化学系教授俞书宏介绍，北极熊的毛发经过进化完善，使其具有在寒冷潮湿的环境中保温的效果，这使它成为合成保温材料的理想模型。通过组装人工合成的碳管纤维，可以设计出一种具有弹性的轻质材料，这种材料在使用期限内不会明显老化，而且能吸收热量。

图说：北极熊在水下纳凉 新民晚报记者陈梦泽 摄

与人类或其他哺乳动物的毛发不同，北极熊的毛发是中空的。在显微镜下放大后，每一根毛发都存在空腔结构。这些空腔的形状和间距形成了它们独特的白色外表。同时，这也赋予了它们显著的保温性和疏水性，适宜人工隔热材料效仿。      

“中空的内核限制了热对流，中空结构同样也使单根毛发变得轻质，这是材料科学中最突出的优势之一，”中国科技大学副教授刘建伟说。为了模拟这种结构，他们与中国科技大学近代力学系倪勇教授团队合作，模拟数百万根中空碳管，每根碳管相当于一根北极熊毛发，并将它们缠绕成像通心粉一样的气凝胶。            

与其他气凝胶和保温材料相比，他们发现受北极熊毛发启发仿生制备的空心管表现出轻质、隔热，也几乎不受水的影响——这是一个使北极熊既能在游泳时保持温暖，又能在潮湿条件下保持绝缘性的便利功能。另一个好处是，这种新材料与北极熊的毛发相比具有超弹性，这就进一步提高了其在工程方面的适用性。      

研究人员聚焦于这种材料的相关工业用途，下一步准备将这种保温材料的生产从厘米尺度扩大到米级尺度。“由于实验室设备的限制，我们合成的碳管材料目前尚未能宏量制备，但我们预期将能够实现该材料的量产，并探索其在航空航天领域等极端条件下的应用。”俞书宏说。

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