Новый материал оказался теплее даже самых теплых бабушкиных свитеров. Фото pixabay

Ученые из Китая создали термоизоляционную ткань по примеру шерсти белых медведей. Материал обеспечивает высокую  теплоизоляцию как при отрицательных, так и при относительно высоких положительных температурах, пишент N+1 .

Группа исследователей из Чжэцзянского университета под руководством Хао Бая использовали волокна, полученные из фиброина - белка, выделяемого насекомыми, из которого состоит шелк.

Как это работает

Для получения волокон с нужной структурой ученые использовали методику "freeze-spinning": тонкая струя вязкого водного раствора, медленно вытекающая из резервуара, проходила через область пониженной температуры, в результате чего в ней запускался процесс направленного роста кристаллов льда.

Замороженное волокно аккуратно собиралось, после чего размораживалось и высушивалось таким образом, чтобы сохранилась нужная структура пор.

Условия синтеза выбирались таким образом, чтобы скорость вытекания равнялась скорости кристаллизации и фронт кристаллизации все время находился на одной высоте. В результате этого ученые смогли получить волокна из фиброина толщиной около от 100 до 300 микрометров, в которых полости направлены вдоль оси волокна.

Из полученных волокон ученые сплели ткань, которую затем проверили на возможность использования в качестве термоизоляционного материала.

Минимальной потери тепла удается добиться с помощью волокон с порами толщиной около 20 микрон. При этом эффективно работает такая ткань как при отрицательных температурах (до −20 градусов Цельсия), так и при положительных (до 80 градусов).

В будущем такую ткань можно использовать для производства обычной одежды. По мнению ученых  - это может примерно на 50% сократить потребление энергии, связанное с обогревом.

Почему именно медведи

В ходе эволюции полярные животные выработали способность долго и эффективно сохранять тепло. Помогает им в этом полая структура волосков их шерсти. Толщина одного волоска составляет около 100 микрометров, при этом в его центре находится полость диаметром около 40 микрометров.

Эти полости в середине каждого волоса сильно снижают теплопроводность шерсти, и делают из нее эффективный термоизолятор. Термоизоляционные свойства шерсти белых медведей настолько хороши, что иногда их не удается увидеть даже с помощью тепловых инфракрасных камер.