浙大仿北極熊毛 研製熱隱身衣

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浙江大學科研團隊取得重大成果,該團隊模仿北極熊的毛髮結構,費時1年多研發出「冷凍紡絲技術」,形成有序多孔的隔熱保溫織物,不但極度禦寒,在紅外線的照射下,竟瞬間轉變為「熱隱身衣」,將來可能在軍事領域中廣泛應用,該成果已發表於國際領先學術雜誌《先進材料》中。

北極熊的毛是自然界最抗寒的保暖材料之一,在電子顯微鏡下,北極熊毛的橫切面有15至20微米的中空半透明小管,小孔周圍有許多狹長的小孔,朝同一方向伸展,這種多孔結構對於紅外線有很好的反射作用,並能封存大量的空氣,將儲存的熱量輸送至北極熊的體表,保持高度恆溫。

為了製造出類似北極熊毛髮的「仿生材料」,浙江大學化學工程與生物工程學柏浩教授團隊將蠶絲溶解於水中,製成含水量達95%的「紡絲溶液」,再用注射器將「紡絲溶液」慢慢擠入冷凍裝置中,形成直徑約200微米的單絲纖維,再透過冷凍乾燥,令纖維中的冰晶昇華,最終研製出一種有序多孔的隔熱保溫織物。

保暖性優於北極熊毛

團隊在實驗過程中還發現,這種「仿生纖維」的導熱係數比北極熊低,保暖性能優於北極熊毛。團隊將仿生纖維織成一塊布,為實驗兔穿上,並在-10℃至40℃的環境下,用紅外線相機拍攝,兔子頭部的輪廓清晰可見,但穿著「毛衣」的身軀不見了,成功實現「熱隱身」。

電熱毯1分鐘升12℃

中國新聞網報導,柏浩針對研究結果分析,「這說明小兔子體表的溫度被鎖在『毛衣』裡,紅外線相機無法捕捉到流失的熱量。」柏浩說,但這只是研究的第一步,團隊將在纖維中加入導電的奈米碳管,做出「秒熱」的戶外便攜式電熱毯;在5伏特的電壓下,電加熱織物能在1分鐘內從24℃升高至36℃,顯見這類多功能可穿戴織物,可以實現主動生熱與被動隔熱。

這項重大成果將帶給人類極大助益,冬天時,人類只要披上一件仿生毛衣便可出門;在外作戰的士兵則不用擔心遭襲擊,只要穿上「熱隱身衣」,便能躲過紅外線的偵測;柏浩指出,「仿生」不是為了製造出和大自然一模一樣的產品,而是要在大自然的啟發下,研發出功能更強大的材料。

記者董庭佑/綜合報導

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