我國學者制備出北極熊毛仿生保暖材料

浙江大學團隊通過模仿北極熊毛的結構，制備出一種封裝了氣凝膠的超保暖人造纖維，這種材料同時具備保暖、輕薄和耐用的特點。22日，這項成果相關論文發表于國際期刊《科學》雜志。

該成果由浙江大學化學工程與生物工程學院柏浩教授和高分子科學與工程學系高微微副教授團隊完成。

柏浩說，北極熊依靠一身超強保暖的毛發能適應零下40攝氏度的環境。他們發現，北極熊毛是中空結構，里面封裝了大量“靜止”的空氣，每一根毛發都有一層殼。在電子顯微鏡下，這層殼大概有20微米厚，占了毛發直徑的近四分之一。

受到這個發現的啟發，研究團隊歷時近6年，制備出一種新型“核—殼”結構纖維。纖維的中心是高分子氣凝膠，其內部分布著直徑大約為10至30微米的纖長的小孔。小孔朝著同一個方向排列，像一個個存儲空氣的“倉庫”。纖維表面有一層TPU（熱塑性聚氨酯橡膠）外殼將內部的氣凝膠包裹起來。

“‘核’負責實現超強保暖，通過調控纖維內部小孔的方向與尺寸，有望‘鎖住’紅外輻射，防止熱量的流失；‘殼’負責強韌耐用，為纖維提供了良好的力學支撐，使其耐磨、耐拉伸、耐水洗。”柏浩說。

為了驗證保暖效果，研究人員在零下20攝氏度的恒溫冷庫中，試穿驗證了初始溫度相同羽絨衣、羊毛衣、棉毛衫和“北極熊毛衣”的保暖效果。衣物表面溫度上升得越少代表人體熱量流失越少、衣物的保暖性能越好。

研究人員發現，測試數分鐘后，棉毛衫的表面溫度上升到10.8攝氏度，羽絨衣的表面溫度上升到了3.8攝氏度。而厚度與羊毛衣接近，僅為羽絨衣三分之一至五分之一厚度的“北極熊毛衣”表面僅上升到3.5攝氏度。

“北極熊毛讓我們看到了大自然是如何讓‘核’與‘殼’各司其職的，仿生研究的本質就是向大自然學習如何解決問題。”柏浩說，通過揭示大自然的秘密，發現新知識，創造改善人們生活的新材料是仿生研究的使命，也是團隊多年來堅持的追求。