Ученые раскрыли секреты меха белого медведя
Три инженера из Массачусетского университета в Амхерсте успешно создали синтетическую ткань, которая имитирует свойства меха белого медведя, завершив 80-летние поиски такого текстиля. Недавняя публикация их результатов в журнале ACS Applied Materials and Interfaces знаменует собой значительный шаг вперед в области текстильных инноваций с потенциальным применением в различных коммерчески доступных продуктах.
Белые медведи известны своей способностью выдерживать жестоко низкие температуры Арктики, часто доходящие до -50 градусов по Фаренгейту. Эти существа обладают многочисленными приспособлениями, которые позволяют им выживать в таких суровых условиях, но ученых особенно заинтриговала роль, которую играет их мех в сохранении тепла. С 1940-х годов исследователи изучают, как мех белого медведя сохраняет тепло и как воспроизвести его свойства в синтетическом материале.
Вопреки распространенному мнению, теплоизоляция - не единственный способ согреться в морозную погоду. За последние несколько десятилетий было обнаружено, что многие полярные животные, включая белых медведей, активно используют солнечный свет для поддержания температуры тела. Мех белого медведя является ярким примером этого явления, поскольку он невероятно эффективно пропускает солнечное излучение к коже медведей.
Триша Л. Эндрю - старший автор статьи и доцент химии в UMass Amherst. Она объясняет, что мех белого медведя служит естественным оптоволокном, проводя солнечный свет к его черной коже, которая затем поглощает свет и согревает медведя. Кроме того, мех удивительно эффективно препятствует выходу тепла, создавая самосогревающееся одеяло, которое сохраняет тепло вблизи кожи.
Профессор Эндрю и ее команда разработали двухслойную ткань, которая имитирует эти свойства. Верхний слой ткани состоит из нитей, предназначенных для проведения видимого света к нижнему слою, который сделан из нейлона и покрыт темным материалом под названием PEDOT.
Подобно коже белых медведей, PEDOT эффективно согревает. В результате куртка из этого материала на 30 процентов легче хлопчатобумажной, но может сохранять комфорт при температуре на 10 градусов Цельсия холоднее при условии наличия солнечного света или достаточного освещения в помещении.
Ведущий автор исследования Уэсли Виола, работающий в стартапе Эндрю Soliyarn, LLC, объяснил потенциальные преимущества этой инновационной ткани с точки зрения экологичности.
"Отопление помещений потребляет огромное количество энергии, в основном получаемой из ископаемого топлива", - сказал Виола. "Хотя наш текстиль действительно сияет в качестве верхней одежды в солнечные дни, свето-теплоулавливающая структура работает достаточно эффективно, чтобы представить себе использование существующего освещения в помещении для непосредственного обогрева тела. Сосредоточив энергетические ресурсы на "личном климате" вокруг тела, такой подход может быть гораздо более устойчивым, чем существующий".
При поддержке Национального научного фонда исследование уже применяется в реальных условиях. Компания Soliyarn начала производство ткани с покрытием PEDOT, прокладывая путь к созданию целого ряда устойчивых и энергоэффективных продуктов, использующих уникальные свойства меха белого медведя.
