浙大学者是如何发明「热隐身」面料的?
北极熊能在极寒的北极生存,其浓密的毛发和皮下脂肪起着至关重要的作用。近日,受此启发,浙江大学学者研发出一种仿生纤维,成功让一只兔子实现了“热隐身”。与“光学隐身”不同,“热隐身”是指由于红外热成像设备无法识别生物体发出的热量而达到的隐身效果。这项研究成果也有望让人们穿上更暖和的衣服,甚至让士兵穿上“隐形制服”。
据美国媒体2月21日报道,浙江大学化学工程与生物工程学院的白浩教授带领他的团队模仿北极熊的毛发结构,研制出一种有序、多孔的保暖织物。这种面料不仅非常保暖,还具有“隐形”的特殊功能。
浙江大学的白浩教授?新华视频截图
据了解,在显微镜下,北极熊毛发是透明的中空多孔结构,是一种优良的隔热纤维。不仅如此,它们的毛发可以反射红外辐射,使得热成像相机几乎看不到北极熊。
为了模仿这种结构,白浩团队将蚕丝溶解在水中,制成含水量为95%的纺丝溶液。之后用注射器将混合物缓慢注入低温装置,形成直径约200微米、含有冰晶的冷冻多孔纤维。最后通过冷冻干燥,纤维中的冰晶升华,留下许多有序的层状孔洞。
他们将织物覆盖在一只兔子身上,并用热成像相机进行观察。结果表明,在-10℃至40℃的环境下,摄像机几乎无法探测到兔子的热量。
兔子的身体在红外热成像相机中可以“隐身”。
报道称,来自卡瓦永的科学家西尔万·德维尔(Sylvain Deville)此前也曾使用同样的冰模板方法制造多孔纤维。不过,德维尔认为,浙江大学展示了更强的控制纤维结构的能力。
在这项研究中,白浩的团队还将碳纳米管添加到仿生纤维中,以创造一种新的电热织物。在5伏电压下,电加热织物可在一分钟内自动从24℃升至36℃。加热后的面料虽然不再具有“热隐身”效果,但却变成了保暖效果更好的“冬装”。
白浩还获得了这种冷冻纺纱技术的专利,他希望将这种面料开发成商品。而且他也很看好自己在工业和军事领域的成就。“如果用它来生产军装,可以隐藏士兵的痕迹。”
然而,德维尔认为,郝波的目标可能无法在短期内实现。“以目前的技术,生产一种面料的过程太耗时,达不到大规模生产的水平。”
报道称,白浩团队的下一个研究方向是提高仿生材料的强度,并将其与更多材料整合,以扩展新的功能。