علماء صينيون يعدون مادة عازلة للحرارة الكترونية من شعر الدب القطبي

ومن خلال تقليد بنية شعر الدب القطبي، قام فريق من جامعة تشجيانغ بإعداد ألياف صناعية دافئة للغاية ومغلفة بالإيروجيل. هذه المادة دافئة وخفيفة الوزن ومتينة في نفس الوقت. وفي 22 ديسمبر 2023، نُشرت ورقة بحثية تتعلق بهذا الإنجاز في مجلة "العلم" العالمية.

تم الانتهاء من هذا الإنجاز من قبل فريق من البروفيسور بو هاو من كلية الهندسة الكيميائية والهندسة الحيوية والأستاذ المساعد جاو ويوي من قسم علوم وهندسة البوليمرات في جامعة تشجيانغ.

وقال باي هاو إن الدببة القطبية تعتمد على شعرها الدافئ للغاية للتكيف مع بيئة تبلغ درجة حرارتها 40 درجة مئوية تحت الصفر. ووجدوا أن شعر الدب القطبي عبارة عن بنية مجوفة تغلف كمية كبيرة من الهواء "الساكن"، ولكل شعرة قشرة. تحت المجهر الإلكتروني، يبلغ سمك هذه القشرة حوالي 20 ميكرون، وهو ما يمثل ما يقرب من ربع قطر الشعرة.

مستوحاة من هذا الاكتشاف، أمضى فريق البحث ما يقرب من 6 سنوات في إعداد نوع جديد من الألياف الهيكلية "الأساسية". مركز الألياف عبارة عن هلام هوائي بوليمر، تتخلله مسام طويلة يبلغ قطرها حوالي 10 إلى 30 ميكرون. يتم ترتيب الثقوب الصغيرة في نفس الاتجاه، مثل "المستودعات" لتخزين الهواء. يوجد غلاف TPU (مطاط البولي يوريثين الحراري) على سطح الألياف لتغليف الهلام الهوائي بالداخل.

""القلب" هو المسؤول عن تحقيق الدفء الفائق. ومن خلال تنظيم اتجاه وحجم الثقوب الصغيرة داخل الألياف، من المتوقع أن "يقفل" الأشعة تحت الحمراء ويمنع فقدان الحرارة؛ "القشرة" هي المسؤولة عن كونها قوية و قال بوهاو: "متين، ويوفر دعمًا ميكانيكيًا جيدًا للألياف، مما يجعلها مقاومة للاهتراء، ومقاومة للتمدد وقابلة للغسل".

ومن أجل التحقق من تأثير العزل الحراري، حاول الباحثون التحقق من تأثير العزل الحراري للسترات الواقية من الرصاص والسترات الصوفية والسترات القطنية و"سترات الدب القطبي" بنفس درجة الحرارة الأولية في مخزن بارد بدرجة حرارة ثابتة تبلغ 20 درجة مئوية تحت الصفر. كلما قل ارتفاع درجة حرارة سطح الملابس، قلت الحرارة المفقودة من جسم الإنسان وتحسن الأداء الحراري للملابس.

ووجد الباحثون أنه بعد بضع دقائق من الاختبار، ارتفعت درجة حرارة سطح السترة القطنية إلى 10.8 درجة مئوية، وارتفعت درجة حرارة سطح السترة السفلية إلى 3.8 درجة مئوية. سطح "سترة الدب القطبي"، الذي يقترب سمكه من سترة صوفية وثلث إلى خمس سمك السترة السفلية، يرتفع فقط إلى 3.5 درجة مئوية.

"يسمح لنا شعر الدب القطبي برؤية كيف تسمح الطبيعة لـ"اللب" و"الصدفة" بأداء واجباتهم. إن جوهر البحث الإلكتروني هو التعلم من الطبيعة كيفية حل المشكلات". وقال بوهاو إنه من خلال الكشف عن أسرار الطبيعة، فإن اكتشاف معرفة جديدة وإنشاء مواد جديدة تعمل على تحسين حياة الناس هي مهمة البحث الإلكتروني، وهو أيضًا السعي الذي ثابر عليه الفريق لسنوات عديدة.