Мех белого медведя вдохновил китайских ученых на создание особого волокна
Исследование структуры особых волосков меха белых медведей помогло ученым Чжэцзянского университета разработать волокно, имитирующее подобную структуру, 21 декабря сообщает журнал Chemical & Engineering News, издаваемый Американским химическим обществом (ACS).
Новое волокно, созданное командой под руководством Хао Бая и Вэйвэя Гао, состоит из аэрогеля с покрытием из эластичного полимера. Свитер, связанный из такого волокна, сохраняет тепло не хуже пуховика, который в пять раз толще его.
Особые волоски в мехе белых медведей, благодаря которым им не холодно в самые жестокие морозы, имеют высокопористую сердцевину, окруженную толстой оболочкой. Такая структура сохраняет тепло тела за счет удержания воздуха.
Это уже вторая разработка команды из Чжэцзянского университета, вдохновленная особенностями шерсти белого медведя. Ранее они создали стелс-ткань, одежда из которой, удерживая тепло, скрывает своего владельца от камер тепловизоров.
Новое изобретение отличается тем, что ученые заключили волокна аэрогеля из хитозана в слой эластичного термопластичного полиуретана. Исследование нового материала они представили в статье «Биомиметическое вязаное аэрогелевое волокно для теплоизоляционного текстиля», опубликованной в журнале Science 2023 том 382, № 6677.
«Хотя процедура довольно проста, эта стратегия инкапсулирования значительно улучшила характеристики волокна», — отмечает Бай в электронном письме в ACS.
В то время как обычные волокна из аэрогеля хрупкие и выдерживают растяжение не более чем на 2%, волокна с полимерным покрытием растягиваются на 1000%. Их можно стирать, окрашивать, и свои теплоизоляционные свойства они сохраняют после многократного растяжения.
Бай говорит, что в проекте самой сложной частью было найти способ, как покрыть хрупкие волокна, сделав их прочными. Исследователи сумели этого добиться путем сублимационного формования аэрогеля из хитозана с последующим нанесением и сушкой покрытия из термопластичного полиуретана.
Перед учеными, однако, встала задача создания технологии для массового производства таких волокон, отмечают эксперты по аэрогелевым волокнам в Китайской академии наук Чжижи Шэн и Сюэтун Чжан. В настоящее время команда Чжэцзянского университета для создания волокон использует непрерывное прядение, но при этом требуется периодическая сушка. «Полностью непрерывный процесс остается недостижимым», — указали эксперты.
Хао Бай согласен, что пока процесс не масштабируем. «Сырье для производства нашего волокна недорогое. Главный вопрос сейчас заключается в том, как реализовать массовое производство, чтобы еще больше снизить себестоимость», — считает руководитель проекта.
