Académicos chinos preparan material aislante térmico biónico con pelo de oso polar

Imitando la estructura del pelo de un oso polar, un equipo de la Universidad de Zhejiang preparó una fibra artificial ultracálida encapsulada con aerogel, un material cálido, ligero y duradero al mismo tiempo. El 22 de diciembre de 2023 se publicó un artículo relacionado con este logro en la revista internacional "Science".

El logro fue completado por un equipo del profesor Bo Hao de la Escuela de Ingeniería Química y Bioingeniería y el profesor asociado Gao Weiwei del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Polímeros de la Universidad de Zhejiang.

Bai Hao dijo que los osos polares dependen de su pelo súper cálido para adaptarse a un ambiente de -40 grados Celsius. Descubrieron que el pelo del oso polar es una estructura hueca que encapsula una gran cantidad de aire "inmóvil", y cada pelo tiene un caparazón. Bajo un microscopio electrónico, esta capa tiene un grosor de aproximadamente 20 micrones, lo que representa casi una cuarta parte del diámetro del cabello.

Inspirado por este descubrimiento, el equipo de investigación pasó casi seis años preparando un nuevo tipo de fibra estructural "núcleo-cubierta". El centro de la fibra es un aerogel polimérico, que está salpicado de largos poros con un diámetro de aproximadamente 10 a 30 micrones. Los pequeños agujeros están dispuestos en la misma dirección, como "almacenes" para almacenar aire. Hay una cubierta de TPU (caucho de poliuretano termoplástico) en la superficie de la fibra para envolver el aerogel en su interior.

"El 'núcleo' es responsable de lograr una súper calidez. Al regular la dirección y el tamaño de los pequeños orificios dentro de la fibra, se espera que 'bloquee' la radiación infrarroja y evite la pérdida de calor; la 'cáscara' es responsable de ser fuerte y duradero, proporcionando un buen soporte mecánico a la fibra, haciéndola resistente al desgaste, resistente al estiramiento y lavable", dijo Bohao.

Para verificar el efecto de aislamiento térmico, los investigadores intentaron verificar el efecto de aislamiento térmico de chaquetas de plumas, suéteres de lana, suéteres de algodón y "suéteres de oso polar" con la misma temperatura inicial en un almacenamiento en frío a temperatura constante de -20 grados Celsius. Cuanto menos aumenta la temperatura de la superficie de la ropa, menos calor se pierde del cuerpo humano y mejor es el rendimiento térmico de la ropa.

Los investigadores descubrieron que después de unos minutos de prueba, la temperatura de la superficie del suéter de algodón aumentó a 10,8 grados Celsius y la temperatura de la superficie de la chaqueta de plumas aumentó a 3,8 grados Celsius. La superficie del "suéter de oso polar", que tiene un grosor cercano al de un suéter de lana y sólo entre un tercio y un quinto del grosor de una chaqueta de plumas, sólo se eleva a 3,5 grados centígrados.

"El pelo del oso polar nos permite ver cómo la naturaleza permite que el 'núcleo' y el 'caparazón' realicen sus respectivas funciones. La esencia de la investigación biónica es aprender de la naturaleza cómo resolver problemas", dijo Bohao al revelar los secretos de la naturaleza. Descubrir nuevos conocimientos y crear nuevos materiales que mejoren la vida de las personas es la misión de la investigación biónica y el objetivo del equipo durante muchos años.