通過模仿北極熊毛髮的結構，浙江大學團隊製備了一種用氣凝膠包裹的超暖人造纖維，該纖維保暖、輕便、耐用。 22日，研究結果發表在國際期刊《科學》上。
研究結果由浙江大學化學工程與生物工程學院白昊教授和浙江大學高分子科學與工程系高維為副教授團隊完成。
白昊說，北極熊依靠超暖的毛髮來適應零下40攝氏度的環境。 他們發現，北極熊的皮毛是一種中空結構，包裹著大量的“靜止”空氣，每根毛髮都有乙個殼。 在電子顯微鏡下，外殼的厚度約為20微公尺，幾乎佔頭髮直徑的四分之一。
圖為光學顯微鏡下的北極熊皮毛。 圖片由浙江大學提供）。
受這一發現的啟發，研究團隊花了近六年時間製備了一種新型的“核殼”結構纖維。 纖維的中心是一種聚合物氣凝膠，具有直徑約為 10 至 30 微公尺的長而小的孔。 這些孔沿同一方向排列，就像乙個儲存空氣的“倉庫”。 纖維表面有乙個TPU（熱塑性聚氨酯橡膠）外殼，將氣凝膠包裹在裡面。
細胞核負責實現超溫暖，通過調整纖維內部孔的方向和大小，有望“鎖定”紅外輻射並防止熱量損失“外殼”負責堅固耐用，為纖維提供良好的機械支撐，使其耐磨、抗拉和耐洗。 白昊說。
為了驗證保暖效果，研究人員在零下20攝氏度的恆溫冷庫中試穿並驗證了羽絨服、羊毛衫、棉毛衫和“北極熊毛衣”在相同初始溫度下的保暖性。 服裝表面溫度上公升越少，散失的熱量就越少，服裝的保暖性就越好。
圖為研究人員在零下20攝氏度的冷藏室中測試四件衣服的保暖性：一件“北極熊毛衣”、一件羽絨服、一件羊毛衫和一件棉質毛衣（從左到右）。 圖片由浙江大學提供）。
研究人員發現，經過幾分鐘的測試，棉質毛衣的表面溫度上公升到10在8攝氏度時，羽絨服的表面溫度上公升到38攝氏度。 厚度接近羊毛夾克，而“北極熊毛衣”的表面，只有羽絨服厚度的三分之一到五分之一，上公升到只有35攝氏度。
北極熊的皮毛讓我們看到了大自然如何讓“核心”和“殼”各有各的功能，仿生研究的本質就是向大自然學習如何解決問題。 白昊表示，通過揭示自然的秘密，發現新知識，創造新材料來改善人們的生活，是仿生研究的使命，也是團隊多年來堅持的追求。 （記者 朱晗）