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浙大學者是如何發明“熱隱身”織物的?

北極熊得以在極寒之地北極生存,其厚實的毛發和皮下脂肪起到了至關重要的作用。最近,以此為靈感,浙大的學者研制了壹種仿生纖維,成功讓壹只兔子實現了“熱隱身”。不同於“光學隱身”,“熱隱身”指因紅外線熱成像設備的無法識別生物體散發的熱量,從而達到的隱身效果。這項研究成果,也有望使人們穿上更保暖的衣物,甚至讓士兵穿上“隱身軍服”。

據美國媒體2月21日報道,浙江大學化學工程與生物工程學院教授柏浩,帶領他的團隊模仿北極熊的毛發結構,研制出了壹種有序多孔的隔熱保溫織物。這種織物不僅非常保暖,還能有“隱身”的特殊功能。

浙大教授柏浩? 新華視頻截圖

據了解,在顯微鏡下,北極熊的毛發呈透明色的中空多孔結構,是壹種絕佳的保溫纖維。不僅如此,它們的毛發還能反射紅外線輻射,使北極熊在熱成像攝像機中幾乎是隱形的。

為了模仿這種結構,柏浩團隊將蠶絲溶解於水中,制成含水量達95%的紡絲溶液。之後,再用註射器將混合物慢慢註入壹個低溫裝置中,形成直徑約為200微米、含有冰晶的冷凍多孔纖維。最後,再通過冷凍幹燥,讓纖維中的冰晶升華留下眾多有序的片層孔。

他們將編好的織物蓋在壹只兔子身上,用熱成像攝相機進行觀察。結果顯示,在-10℃到40℃的環境中,相機幾乎無法檢測出兔子身上的熱量。

兔子的身體在紅外熱成像相機中得以“隱身”

報道稱,此前,來自法國卡瓦永的科學家西爾萬·德維爾(Sylvain Deville)已經用過同樣的冰模板法來制造多孔纖維。但是,德維爾認為,浙大展現出了更強的控制纖維結構的能力。

研究中,柏浩的團隊還將碳納米管加入仿生纖維,制造出了新的電加熱織物。在5伏特的電壓下,電加熱織物能在壹分鐘內自動從24℃升至36℃。雖然加熱後的織物不再具有“熱隱身”效果,但卻成為了保暖效果更好的“冬裝”。

柏浩也已獲得了這項凍結紡絲技術的專利,他希望能把這種織物發展成商品。並且,他也很看好自己的成果在工業、軍事等領域找到用武之地,“若用它來生產軍服,就可以隱藏士兵的蹤跡了。”

但德維爾認為,柏浩的目標可能無法再短期內實現。“以目前的技術而言,生產壹件織物的過程過於費時,還無法達到量產的水準。”

報道稱,柏浩團隊下壹步的研究方向,是提升該仿生材料的強度,並將其和更多材料融合,拓展新的功能。

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