人气排行榜我国科学家用气凝胶织出“北极熊毛衣”
一身具有超强保暖效果的“毛衣”，让北极熊能适应零下40摄氏度的环境。北极熊的毛是中空结构，里面封装了大量空气，可通过抑制热传导和热对流减少热量流失。
保暖衣物的设计正是运用了这一原理。为了让衣物在保暖的同时更加轻薄，科研人员试图用更少的材料封装更多空气。孔隙率极高、密度比空气还小的气凝胶（空气占总体积90%以上）是一种理想选择。然而，由于气凝胶涂层容易脱落，且气凝胶含量有限，存在耐磨、抗拉伸等力学性能不佳等问题。若要将它用于提升衣物保暖性能，还需突破相关技术和工艺。
2018年，柏浩课题组模仿北极熊毛发结构，曾研制出一种有序多孔的隔热保温织物，然而其轴向抗拉伸性还不够理想。带着新的挑战，柏浩课题组注意到一个被忽略的细节——北极熊的毛不仅是中空的，而且还有一层约20微米厚的壳，占了毛发直径的近四分之一。
借鉴北极熊毛的“核—壳”结构，团队历时近6年，研制出了一种新型纤维。该纤维的中心是高分子气凝胶，内部分布着直径大约为10—30微米的纤长小孔。它们朝着同一个方向排列，像一个个存储空气的仓库。同时，一层热塑性聚氨酯弹性体外壳将内部的气凝胶包裹起来。
吴明瑞解释说，红外线是从体表皮肤向外辐射。让新型纤维内部小孔的取向与辐射方向垂直，同时调整尺寸，就有望匹配红外线的波长，从而达到锁住红外辐射的目的。
“‘壳’负责强韧耐用。团队为新型纤维设计的热塑性聚氨酯弹性体，使得新型纤维能被拉伸到自身长度的两倍而不断裂，很好地满足了衣物纤维的抗拉伸需求。”柏浩说，过厚的“壳”会影响纤维的保暖性能，团队选取了一个最优值，兼顾了材料的保暖性能和力学性能。
在零下20摄氏度的恒温冷库内，联合团队进行了一项对比试验——由科研人员分别试穿初始温度相同的羽绒服、羊毛毛衣、棉毛衫和用新型超保暖人造纤维制成的“北极熊毛衣”，并记录衣物表面温度的上升情况。
“升温越少代表人体热量流失越少。”柏浩介绍，试验开始几分钟后，棉毛衫的表面温度上升到了10.8摄氏度，羽绒服的表面温度上升到了3.8摄氏度。厚度和羊毛毛衣接近、仅为羽绒服三分之一到五分之一的新款“北极熊毛衣”表面温度上升到3.5摄氏度。
“目前，实验室内可连续制备这一新型纤维，并对新款‘北极熊毛衣’进行着色。”柏浩表示，其制备成本主要源于物料和加工。现阶段物料成本虽低，但加工成本较高，若要实现工业化量产，还需要进一步改进工艺、降低成本，才能让“北极熊毛衣”真正出现在货架上。
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