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浙江大學(xué)團(tuán)隊通過模仿北極熊毛的結(jié)構(gòu)，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。2023年12月22日，這項成果相關(guān)論文發(fā)表于國際期刊《科學(xué)》雜志。

　　該成果由浙江大學(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)院柏浩教授和高分子科學(xué)與工程學(xué)系高微微副教授團(tuán)隊完成。

　　柏浩說，北極熊依靠一身超強保暖的毛發(fā)能適應(yīng)零下40攝氏度的環(huán)境。他們發(fā)現(xiàn)，北極熊毛是中空結(jié)構(gòu)，里面封裝了大量“靜止”的空氣，每一根毛發(fā)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(fā)直徑的近四分之一。

　　受到這個發(fā)現(xiàn)的啟發(fā)，研究團(tuán)隊歷時近6年，制備出一種新型“核—殼”結(jié)構(gòu)纖維。纖維的中心是高分子氣凝膠，其內(nèi)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(nèi)部的氣凝膠包裹起來。

　　“‘核’負(fù)責(zé)實現(xiàn)超強保暖，通過調(diào)控纖維內(nèi)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(fù)責(zé)強韌耐用，為纖維提供了良好的力學(xué)支撐，使其耐磨、耐拉伸、耐水洗?！卑睾普f。

　　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的羽絨衣、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(fā)現(xiàn)，測試數(shù)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(zhì)就是向大自然學(xué)習(xí)如何解決問題?！卑睾普f，通過揭示大自然的秘密，發(fā)現(xiàn)新知識，創(chuàng)造改善人們生活的新材料是仿生研究的使命，也是團(tuán)隊多年來堅持的追求。