Подписка

Разработан новый теплоизоляционный материал, созданный по типу шерсти белого медведя. Материал эластичный, легкий и долговечный и может применяться в архитектуре и в аэрокосмическом секторе.

Для белых медведей теплоизоляция, обеспечиваемая их жиром, кожей и мехом, является первостепенным вопросом для выживания в холодной Арктике. Для инженеров шерсть белого медведя - это идеальный шаблон для синтетических материалов, которые могут сохранять тепло так же, как и натуральная версия. В настоящее время китайские материаловеды разработали изолятор, воспроизводящий структуру отдельных волосков белого медведя и масштабирующийся на материал, состоящий из множества волосков. Он может использоваться для реальных применений в архитектурной и аэрокосмической отраслях.

Credit: © A.Lukin / Adobe Stock

 

Их работа появилась 6 июня в журнале Chem.

«Шерсть белого медведя были эволюционно оптимизирована, чтобы помочь предотвратить потерю тепла в холодных и влажных условиях, что делает ее прекрасной моделью для синтетического теплоизолятора», - говорит автор Шу-Хонг Ю, профессор химии в Университете Науки и техники Китая (USTC). «Делая трубчатый аэрогель из углеродных трубок, мы можем разработать аналогичный эластичный и легкий материал, который удерживает тепло без заметного ухудшения в течение срока службы».
 

В отличие от волосков людей или других млекопитающих, волосы белого медведя являются полыми. Увеличенный под микроскопом, каждый имеет длинный цилиндрический сердечник, пробитый прямо через его центр. Давно известно, что форма и расстояние между этими полостями являются причиной их отличительных белых слоев. Но они также являются источником замечательной теплоаккумулирующей способности, водостойкости и растяжимости - всех желательных свойств, которые можно имитировать в теплоизоляторе.

«Полые центры ограничивают движение тепла, а также делают легкими отдельные волоски, что является одним из самых выдающихся преимуществ в материаловедении», - говорит Цзян-Вей Лю, доцент в USTC.

Чтобы эмулировать эту структуру и масштабировать ее до практического размера, исследовательская группа - под совместным руководством Йонга Ни, профессора машиностроения в USTC - произвела миллионы полых углеродных трубок, каждая из которых эквивалентна одной пряди волос и намотала их на спагетти-подобный блок аэрогеля.

По сравнению с другими аэрогелями и изоляционными компонентами они обнаружили, что конструкция с полыми трубками, вдохновленная полярным медведем, была легче по весу и более устойчива к тепловому потоку. На него также практически не повлияла вода - удобная функция как для поддержания белого медведя в тепле во время плавания, так и для поддержания характеристик изоляции во влажных условиях. В качестве бонуса, новый материал был необычайно эластичным, даже больше, чем сама шерсть медведя, еще больше повышая его инженерную применимость.

Расширение производственного процесса для создания изоляторов в реальном масштабе, метров, а не сантиметров, станет следующей задачей для исследователей, поскольку они стремятся к соответствующим промышленным применениям.

«Хотя наш материал из углеродных трубок в настоящее время не может быть легко произведен в массовом масштабе, мы ожидаем преодоления этих ограничений по размеру, работая над экстремальными применениями в аэрокосмической промышленности», - говорит Юй.

Источник

 

Внимание!
Принимаем к размещению новости, статьи
или пресс-релизы с ссылками и изображениями.
ritm@gardesmash.com

 

Реклама наших партнеров