سلاح خرس قطبی به کمک انسان آمد!/جزئیات

دانشمندان دانشگاه ژجیانگ چین یک الیاف انقلابی ساخته اند که می تواند صنعت نساجی را متحول کند. این تیم به رهبری پروفسور گائو وی وی و پروفسور بای هائو از طبیعت برای غلبه بر محدودیت های هواپیما الهام گرفتند.

آئروسل یک ماده تولیدی است که کمترین چگالی را در بین مواد جامد دارد. این ماده از ژلی به دست می آید که در آن قسمت مایع ژل با گاز جایگزین می شود. نتیجه این فرآیند یک ماده جامد با چگالی بسیار کم و در عین حال ویژگی خاصی در زمینه عایق حرارتی است.

محققان این مطالعه با خود گفتند: چه حیوانی الهام‌بخش‌تر از خرس قطبی برای غلبه بر محدودیت‌های سبک‌ترین ماده جامد جهان است که عایق حرارتی عالی است؟

اگرچه ایرفویل های سنتی به طور گسترده در صنعت هوافضا مورد استفاده قرار می گیرند، اما به ندرت در مناطق دیگر مورد استفاده قرار می گیرند، تا حدی به دلیل شکنندگی و پردازش دشوار آنها. جدا از عدم استحکام و انعطاف پذیری مورد نیاز برای تشکیل یک نوع منسوجات کاربردی، الیاف آئروژل نیز قابل شستشو نیستند و به سرعت قابلیت عایق حرارتی خود را در محیط های مرطوب از دست می دهند.

با این حال، بسیاری از حیوانات به گونه‌ای تکامل یافته‌اند که خز خاصی دارند که سال‌ها از زندگی در محیط‌های بسیار سرد محافظت می‌کند و آنها را گرم و خشک نگه می‌دارد.

این تیم تحقیقاتی یک فیبر هواژل محصور شده (EAF) با ساختار پوسته هسته شبیه به موهای خرس قطبی طراحی کرد که عملکرد و دوام آن را به میزان قابل توجهی افزایش داد.

کشف اسرار طبیعت برای ایجاد الیاف پیشرفته

خرس های قطبی موهایی با ساختار پوسته ای منحصر به فرد دارند که به عنوان طرحی برای نوآوری برای محققان چینی عمل می کند. یک هسته متخلخل که در یک پوسته متراکم از موهای خرس قطبی قرار گرفته است، عایق حرارتی استثنایی را در عین حفظ استحکام و انعطاف پذیری ایجاد می کند – ویژگی هایی که برای گرم و خشک نگه داشتن خز در محیط های بسیار سرد ضروری است.

این تیم با تقلید از این ساختار، یک فیبر پلیمری قوی متخلخل با هوا ایجاد کرد و آن را در یک لایه لاستیکی نازک و کشسان قرار داد. این به EAF اجازه می دهد تا خم شود و بپیچد و بر محدودیت شکنندگی آئروژل های سیلیسی سنتی غلبه کند.

پروفسور بای هائو در گفتگو با ساوت چاینا مورنینگ پست گفت: الیاف ما علیرغم تخلخل داخلی بیش از 90 درصد می توانند تا 1000 درصد کشیده شوند و عملکرد قابل توجهی بهتر از الیاف آئروژل سنتی دارند که حدود 2 درصد انعطاف پذیری دارند. ”

کاربرد از ژاکت تا لباس فضایی

کاربردهای عملی EAF گسترده است. محققان امکان استفاده از آن را برای بافتن یک بلوز عایق حرارتی که با یک ژاکت معمولی قابل مقایسه است، اما فقط یک پنجم ضخامت آن را نشان دادند.

در آزمایشی که در محیط منفی 20 درجه سانتیگراد انجام شد، ماده EAF قابلیت های عایق برتر خود را نشان داد و در حفظ دمای سطح بهتر از پارچه، پشم و پنبه عمل کرد.

علاوه بر این، الیاف EAF قابل شستشو و رنگرزی هستند و برای استفاده روزمره در منسوجات مناسب هستند. این یک پیشرفت قابل توجه نسبت به سیلیکا ایروژل سنتی است که خواص عایق حرارتی خود را در محیط های مرطوب از دست می دهد.

محققان تاکید کردند که EAF خواص خود را حتی پس از 10000 چرخه کشش حفظ می کند، که نشان دهنده پتانسیل آن برای استفاده همه جانبه فراتر از منسوجات عایق حرارتی است.

در حالی که پتانسیل این الیاف جدید برای استفاده در کاربردهای عمرانی بسیار زیاد است، پروفسور Zhang Xiaotong از موسسه نانوتکنولوژی و نانوبیونیک سوژو به چالش های تولید انبوه اشاره می کند.

وی با اشاره به کاربرد بالقوه آن در زمینه هایی مانند تولید لباس نظامی و لباس فضایی در محیط های بسیار سرد، گفت: در توسعه این فناوری و فرآیندهای مورد نیاز برای تولید انبوه آن چالش هایی وجود دارد.