Животные постоянно вдохновляют людей на попытки подражать некоторым из их качеств, поскольку ученые стремятся разрабатывать новые продукты и технологии с помощью отрасли науки, известной как биомимикрия. Это особенно верно в мире разработки текстиля, где мы видели теплоулавливающие материалы, вдохновленные кальмарами, возможную замену кевлара, вдохновленную моллюсками; охлаждающий материал на основе верблюжьего меха; и многое другое.
В то время как белые медведи всегда были логичным местом для поиска способов создания сверхтеплых тканей, исследователи из Массачусетского университета в Амхерсте говорят, что они первыми за 80 лет создали искусственный материал. это полностью имитирует то, как звери выживают при арктических температурах.
В рамках исследования, которое привело к изготовлению материала, исследовательская группа обнаружила, что у белых медведей есть двойной метод захвата и сохранения тепла от солнечного света. Волосы, из которых состоит их шерсть (которая может выглядеть белой, но на самом деле полупрозрачная), действуют как своего рода волоконно-оптическая система доставки, которая направляет тепло к коже, которая находится под ней. Поскольку шкура белого медведя черная, она способна легко впитывать тепло. Когда кожа становится теплой, мех медведей действует как изолирующий слой, удерживая тепло от их тел.
Два предыдущих исследования показали, что мех белого медведя особенно хорошо удерживает тепло по двум причинам. Во-первых, отдельные волоски, входящие в его состав, являются полыми и, следовательно, не являются хорошими теплопроводниками, а во-вторых, волоски хорошо рассеивают тепловую энергию, а не позволяют ей отражаться в окружающую атмосферу.
Для новой ткани, вдохновленной полярным медведем, исследователи создали базовый слой, состоящий из нейлона, покрытого темным полимером, известным как PEDOT. Это покрытие хорошо известно своей теплоудерживающей способностью и используется в умных кирпичах, улучшенных батареях, улучшенных электродах для мониторинга мозга и водоочистном аэрогеле, и это лишь некоторые из его применений.
Поверх слоя PEDOT ученые добавили прозрачные полипропиленовые нити, которые могли притягивать видимый свет вниз, нагревая его. Испытания показали, что новый материал, который уже разрабатывается для коммерческого использования компанией «Умный текстиль» Soliyarn, легче и лучше сохраняет тепло, чем хлопок. Фактически, куртка из нового материала будет на 30 % легче хлопка и обеспечит комфорт при температуре на 10 °C (18 °F) ниже, если в помещении достаточно светло.
Интересно, что исследователи говорят, что, по их мнению, материал может эффективно согревать людей при использовании любого источника яркого света, а не только солнечного света. Разработка одежды, которая могла бы работать таким образом, могла бы изменить количество энергии, которую люди должны были бы использовать, чтобы согреться в помещении, когда температура становится прохладной.
«Отопление помещений потребляет огромное количество энергии, в основном получаемой из ископаемого топлива. «, — сказал Уэсли Виола, ведущий автор исследования. «Хотя наш текстиль действительно сияет в солнечные дни, как верхняя одежда, структура, улавливающая свет и тепло, работает достаточно эффективно, чтобы можно было представить себе использование существующего внутреннего освещения для непосредственного обогрева тела. Сосредоточив энергетические ресурсы на «личном климате» вокруг тела, этот подход может быть быть гораздо более устойчивым, чем статус-кво».
Исследование опубликовано в журнале ACS Applied Material Interfaces.
