Хутро білих ведмедів надихнуло вчених на створення тонкого та теплого синтетичного волокна.
Дослідники з університету Чжецзяна в Китаї розробили штучне волокно, яке імітує властивості хутра білих ведмедів. Матеріал з аерогелю добре утримує тепло, гнучке, міцне і зберігає свої властивості навіть після розтягування, прання та фарбування.
У серцевині кожного пасма хутра білого ведмедя є десятки крихітних кишень із повітрям, які перешкоджають відведенню тепла та зігрівають тварин у суворих арктичних умовах. Це пористе ядро оточене щільною зовнішньою оболонкою, яка є водонепроникною, гнучкою та міцною.
Поперечний переріз хутра білого ведмедя (ліворуч) та волокна з аерогелю (праворуч). Зображення: M. Wu та ін., Science
Дослідники використовували підхід, відомий як прядіння заморожуванням, щоб створити нитки волокон аерогелю, які імітують внутрішню пористу структуру хутра білого ведмедя. Щоб відтворити зовнішню оболонку, вчені покрили аерогель тонким шаром еластичного термопластичного поліуретану, який використовується у спортивному одязі та спорядженні.
Аерогель неможливо розтягнути більш ніж на 2% без пошкодження, але композитне волокно завдяки еластичному покриттю повернулося до початкової довжини після розтягування 1000% деформації. Ізоляційні властивості волокна також зберігалися при деформації, матеріал не змінював своєї структури або форми, коли його занурювали у воду, сушили або фарбували.
Светр зі штучного волокна, натхненого хутром білого ведмедя Зображення: M. Wu та ін., Science
Дослідники пов’язали светр зі штучного матеріалу та порівняли його теплоізоляційні характеристики з пуховиком, вовняним светром та бавовняним топом з довгими рукавами. Вчені найняли добровольці, який носив кожен із предметів одягу в кімнаті, охолодженій до -20 °C, та виміряли температуру їхньої поверхні, щоб оцінити, наскільки добре вони зберігають тепло.
Хоча светр, натхненний білим ведмедем, був у п’ять разів тонший за пуховик, він демонстрував кращу ізоляцію. Середня температура поверхні светра склала 3,5 °C, а у пуховика — 3,8 °C, а отже, він виділяв трохи більше тепла. Найгірше з теплоізоляцією впоралися сорочки з бавовни та вовни: середня температура поверхні становила 10,8 °C та 7,2 °C відповідно.