Estudiosos chineses preparam material de isolamento térmico biônico para cabelo de urso polar

Ao imitar a estrutura do cabelo do urso polar, uma equipe da Universidade de Zhejiang preparou uma fibra artificial ultraquente encapsulada com aerogel. Este material é quente, leve e durável ao mesmo tempo. Em 22 de dezembro de 2023, um artigo relacionado a essa conquista foi publicado na revista internacional “Science”.

A conquista foi concluída por uma equipe do Professor Bo Hao da Escola de Engenharia Química e Bioengenharia e do Professor Associado Gao Weiwei do Departamento de Ciência e Engenharia de Polímeros da Universidade de Zhejiang.

Bai Hao disse que os ursos polares dependem de seus cabelos superaquecidos para se adaptarem ao ambiente de menos 40 graus Celsius. Eles descobriram que o pelo do urso polar é uma estrutura oca que encapsula uma grande quantidade de ar “parado”, e cada pelo possui uma concha. Sob um microscópio eletrônico, essa camada tem cerca de 20 mícrons de espessura, representando quase um quarto do diâmetro do cabelo.

Inspirada por esta descoberta, a equipe de pesquisa passou quase 6 anos preparando um novo tipo de fibra estrutural “core-shell”. O centro da fibra é um aerogel polimérico, pontilhado de longos poros com um diâmetro de cerca de 10 a 30 mícrons. Os pequenos orifícios estão dispostos na mesma direção, como “armazéns” para armazenamento de ar. Há um invólucro de TPU (borracha de poliuretano termoplástico) na superfície da fibra para envolver o aerogel em seu interior.

"O 'núcleo' é responsável por atingir o superaquecimento. Ao regular a direção e o tamanho dos pequenos orifícios dentro da fibra, espera-se que ele 'bloqueie' a radiação infravermelha e evite a perda de calor; o 'casco' é responsável por ser forte e durável, proporcionando um bom suporte mecânico para a fibra, tornando-a resistente ao desgaste, ao estiramento e à lavagem", disse Bohao.

Para verificar o efeito de isolamento térmico, os pesquisadores tentaram verificar o efeito de isolamento térmico de jaquetas, suéteres de lã, suéteres de algodão e “suéteres de urso polar” com a mesma temperatura inicial em armazenamento refrigerado com temperatura constante de menos 20 graus Celsius. Quanto menos a temperatura da superfície da roupa aumenta, menos calor é perdido do corpo humano e melhor é o desempenho térmico da roupa.

Os pesquisadores descobriram que, após alguns minutos de testes, a temperatura da superfície do suéter de algodão subiu para 10,8 graus Celsius, e a temperatura da superfície da jaqueta subiu para 3,8 graus Celsius. A superfície do "suéter de urso polar", que tem quase a espessura de um suéter de lã e apenas um terço a um quinto da espessura de uma jaqueta, só sobe para 3,5 graus Celsius.

"O cabelo do urso polar permite-nos ver como a natureza permite que o 'núcleo' e a 'casca' desempenhem as suas respectivas funções. A essência da investigação biónica é aprender com a natureza como resolver problemas." Bohao disse que ao revelar os segredos da natureza, descobrir novos conhecimentos e criar novos materiais que melhorem a vida das pessoas é a missão da pesquisa biônica e é também a busca que a equipe persiste há muitos anos.