浙大研發高隔熱性能仿生纖維 可躲避紅外相機追蹤

具有熱隱身功能的仿生隔熱織物。校方提供

中新網杭州2月27日電(童笑雨 周煒)天寒地凍的冰雪世界裡，北極熊們自帶一身最抗寒「皮草」繁衍生息。近日，浙江大學(下稱「浙大」)化學工程與生物工程學院柏浩團隊受此啟發，用獨特的「凍紡」術紡出一根根人造纖維。據悉，其隔熱性不僅可與北極熊毛髮相媲美，穿上這身人造纖維編織成的「毛衣」，小兔子成功「逃」過了紅外相機的追蹤。

北極熊的毛，是自然界最抗寒的保暖材料之一。據悉，每根北極熊的毛和人的頭髮差不多粗細，內有孔徑15-20微米左右中空而半透明的小管，小孔周圍有許多狹長的小孔，朝同一方向伸展。

柏浩(左)和崔瀅(右)在實驗室。校方提供

「許許多多小孔『封裝』著空氣，空氣靜止了，熱對流就無法產生，減少了熱量的流失。」柏浩解釋說，源於這樣的機理，北極熊的毛幾乎不泄露熱量，也無法用紅外相機捕捉。作為一名仿生智能材料專家，他開始研究北極熊「毛衣」的製作。

經過一年多嘗試，該團隊用天然的蠶絲蛋白紡成纖維，開發了「凍紡」術，其結構與隔熱功能都與北極熊的毛相媲美。其科研成果也於2月14日發表在材料科學領域的國際領先學術雜誌《先進材料》上。

人造北極熊毛微觀電鏡結構。校方提供

該論文第一作者、浙大碩士二年級學生崔瀅用電鏡拍攝了這根「仿製毛」的微觀結構：纖維內部層層有序地分布著狹長的小孔。

「通常來說，多孔材料的質地會比較脆，而這種層層有序的分布，賦予了材料一定的強度。」柏浩認為，這是材料實現紡織和穿戴的必要條件。

值得一提的是，崔瀅還用鑷子穿針引線，將人造纖維織成一塊布，並穿在實驗「模特」小白兔身上。在用紅外相機拍攝的照片中，小兔子頭部的輪廓清晰可見，而穿著「毛衣」的身軀不見了，實現了完美的「熱隱身」。

電鏡下的天然北極熊毛的微觀結構。校方提供

「這說明小兔子體表的溫度被鎖在了『毛衣』里，紅外相機無法捕捉到流失的熱量。」柏浩解釋說，與天然北極熊毛27的導熱率相比，該材料導熱率最低為19，隔熱性能更好。

「在隔熱功能上仿生北極熊，這只是我們研究的第一步。」柏浩說，仿生的終極目的，並不是製造出和自然一模一樣的產品，而是在大自然的啟發下，研發設計功能更為強大的材料。

據悉，目前該團隊已進行一系列探索，如在纖維中加入導電的碳納米管，做出「秒熱」的戶外攜帶型電熱毯。「此外，我們還在研發用於高溫隔熱的功能材料。」柏浩說，基於此項研究，未來的冬天，我們或可告別厚重的外套，批一件薄如蟬翼的「毛衣」便可出門；野外作戰的士兵，在「熱隱身衣」的保護下，可成功躲過紅外探測。(完)

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