受极地住户北极熊的“大厚毛衣”动员，浙江大学教员柏浩和副教员高微微悟出了一种新政策。他们通过仿效北极熊毛的“核-壳”构造，造备出一种封装了气凝胶的超保暖人造纤维。联系论文12月22日揭晓于《科学》。

　　“它拥有守旧保温资料隔热功效乐动电竞，并能‘封闭’人体向表辐射的红表线。相较守旧资料，它的耐拉伸等力学本能大大提拔，可直接机织，真正告竣把气凝胶穿正在身上。”论文通信作家柏浩呈现，不久的畴昔，人们希望只穿一件薄薄的衬衫，就能像北极熊雷同不畏苛寒。

　　北极熊天资一身超强保暖“毛衣” ，使其能适合零下40摄氏度的境遇。北极熊的毛是中空构造，内部封装了洪量“静止”的氛围，通过压迫热传导和热对流裁汰热量的流失乐动电竞。而今很多保暖衣物的计划使用了这一道理，好比衣物采用的羊毛、羽绒都有压迫热传导和热对流的效力。

　　为了让衣物正在保暖的同时越发轻狂，人们天然思到了用更少的资料封装更多的氛围。孔隙率极高、密度比氛围还幼的气凝胶是一种理思拔取。正在过去几十年中，人们试图将气凝胶涂装正在织物表面，或者直接“纺”出含有气凝胶的纤维。

　　然而，气凝胶涂层容易零落，资料气凝胶含量有限，耐磨、抗拉伸等力学本能不佳等题目，范围了下一代保暖衣物本能提拔的空间。

　　正在如此的配景下，2018年，柏浩课题组做出了第一代“北极熊毛衣”。但现有的几种计划不行同时告竣保暖、轻狂和耐用。

　　带着新的离间，柏浩课题组再次翻开了他们的“教科书”——北极熊毛。果真，他们谨慎到一个被漠视的细节：北极熊的毛不光是中空的，况且又有一层壳！正在电子显微镜下，这层壳大致有20微米厚，占毛发直径的近1/4。恰是这个创造，动员团队研造“北极熊毛2.0”。

　　鉴戒北极熊毛的 “核-壳”构造，历时近6年，团队研造出一种新型纤维，其核心是高分子气凝胶，内部散布着直径约莫10到30微米的纤长幼孔，它们朝统一个倾向摆列，像一间间存储氛围的“堆栈”。同时，一层TPU（热塑性聚氨酯弹性体）表壳将内部的气凝胶包裹起来。

　　一核一壳，各有各的功用，个中“核”担任告竣超强保暖。“保暖从肯定水准上讲便是避免热量流失。”论文第一作家、博士生吴明瑞先容，人体散热的紧要形态席卷热辐射、热对流、热传导以及汗液蒸发等，个中热辐射的影响最大，热量以红表辐射的形态流失。然而，现有的保暖衣物正在调控热辐射方面才华有限。

　　查究团队以为，通过调控纤维内部幼孔的倾向与尺寸，希望“锁住”红表辐射。“红表线是从皮肤向表辐射，让幼孔的取向与辐射倾向笔直纺织机，同时调治尺寸，希望般配红表线的波长，从而到达‘锁’住红表辐射的方针。”吴明瑞说。

　　为了验证保暖成效，查究职员把学校食堂零下20摄氏度的恒温冷库形成了且则“试衣间”，正在这里举办了一场“保暖离间赛”。论文作家、博士生张子倍职掌模特，判袂试穿初始温度相通的羽绒衣、羊毛毛衣、棉毛衫和“北极熊毛衣”，并记载衣物表面温度的上升情景。

　　几分钟后，棉毛衫表面温度上升到10.8摄氏度、羽绒衣表面温度上升到3.8摄氏度。而厚度和羊毛毛衣亲热，仅为羽绒衣1/3到1/5的“北极熊毛衣”表面温度只上升到3.5摄氏度。升温越少代表人体热量流失越少，所以“北极熊毛衣”完胜其他敌手。

　　“新型气凝胶纤维不妨多管齐下应对热辐射、热对流、热传导，保暖本能所以提拔了一大步。”高微微说，“目前全盘绝热资料都是靠封装尽量多的氛围或者真空压迫热传导和热对流纺织机。咱们的纤维拥有有序的孔构造，压迫了热辐射。”

　　“优越的归纳本能是仿生纤维行使的闭头。纤维织物相看待静态绝热的哀求更为苛刻，还需处置耐拉、耐压、耐洗、减薄等一系列题目。”柏浩说。

　　团队为纤维计划了一种TPU表壳。正在试验中，具有表壳的新型纤维能被拉伸到自己长度的两倍而不休裂，很好地餍足了衣物纤维的抗拉伸需求。经测试，从试验室相联宏量造备出来的仿生纤维，能够直接正在商用纺织机上编织成面料。

　　“表壳就像骨架雷同，为纤维供应了优越的力学维持，使其耐磨、耐拉伸、耐水洗。”柏浩说。

　　但壳并不是越强越好。吴明瑞先容，过厚的壳会影响纤维的保暖本能，所以，团队采用了一个最优值，统筹资料的保暖本能和力学本能。

　　“北极熊毛让咱们看到了大天然是若何通过‘解耦’计划处置题方针。核与壳各司其职，缺一不行，联合收效了天然界最抗寒的资料之一。”柏浩说，“新型可编织气凝胶纤维，恰是依照这一思绪计划而成的。”

　　审稿人正在与团队争论论文言语时，发起“无妨说人造北极熊毛‘超越’了自然北极熊毛”，但正在柏浩看来，“超越”一词并不愿定适应。

　　“仿生的本色是向大天然进修若那儿置题目，仿生是一个无尽头的进修进程，现正在说‘超越’为时过早。新题目会促使咱们连接向大天然进修，不休揭示大天然的隐秘、创造新学问、缔造改观人们糊口的新资料是仿生查究的责任，也是咱们多年来的寻求。”柏浩说。（记者 崔雪芹）

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