Voor ijsberen, de isolatie door hun vet, huid, en bont is een kwestie van overleven in het ijskoude Noordpoolgebied. Voor ingenieurs, ijsbeerhaar is een droomsjabloon voor synthetische materialen die warmte net zo goed kunnen vasthouden als de natuurlijke versie. Nutsvoorzieningen, materiaalwetenschappers in China hebben zo'n isolator ontwikkeld, het reproduceren van de structuur van individuele ijsbeerharen terwijl het wordt geschaald naar een materiaal dat bestaat uit vele haren voor echte toepassingen in de architectuur- en ruimtevaartsector. Hun werk verschijnt 6 juni in het tijdschrift Chemo .

"Het haar van ijsberen is evolutionair geoptimaliseerd om warmteverlies in koude en vochtige omstandigheden te voorkomen, waardoor het een uitstekend model is voor een synthetische warmte-isolator, " zegt mede-senior auteur Shu-Hong Yu, een professor in de chemie aan de Universiteit van Wetenschap en Technologie van China (USTC). "Door buisaerogel te maken van koolstofbuizen, we kunnen een analoog elastisch en lichtgewicht materiaal ontwerpen dat warmte vasthoudt zonder merkbaar te verslechteren gedurende zijn levensduur."

In tegenstelling tot de haren van mensen of andere zoogdieren, ijsbeerharen zijn hol. Ingezoomd onder een microscoop, elk heeft een lange, cilindrische kern dwars door het midden geponst. Het is al lang bekend dat de vormen en afstand van deze holtes verantwoordelijk zijn voor hun kenmerkende witte jassen. Maar ze zijn ook de bron van een opmerkelijk warmtehoudend vermogen, waterbestendigheid, en rekbaarheid, alle gewenste eigenschappen om te imiteren in een thermische isolator.

"De holle centra beperken de beweging van warmte en maken de individuele haren ook lichtgewicht, wat een van de meest opvallende voordelen is in de materiaalkunde, " zegt Jian-Wei Liu, een universitair hoofddocent bij USTC. Om deze structuur na te bootsen en te schalen tot een praktisch formaat, het onderzoeksteam - bovendien mede geleid door Yong Ni, een professor werktuigbouwkunde aan de USTC - vervaardigde miljoenen uitgeholde koolstofbuizen, elk gelijk aan een enkele haarlok, en wond ze tot een spaghetti-achtig aerogelblok.

In vergelijking met andere aerogels en isolatiecomponenten, ze ontdekten dat het op ijsbeer geïnspireerde holle buisontwerp lichter in gewicht was en beter bestand tegen warmtestroom. Het werd ook nauwelijks beïnvloed door water - een handige functie om zowel ijsberen warm te houden tijdens het zwemmen als om de isolatieprestaties in vochtige omstandigheden te behouden. Als bonus, het nieuwe materiaal was buitengewoon rekbaar, zelfs meer dan de haren zelf, de technische toepasbaarheid ervan verder te vergroten.

Het opschalen van het productieproces om isolatoren te bouwen op meterschaal in plaats van centimeters, zal de volgende uitdaging zijn voor de onderzoekers, aangezien ze streven naar relevant industrieel gebruik. "Hoewel ons koolstofbuismateriaal momenteel niet gemakkelijk in massa kan worden geproduceerd, we verwachten deze groottebeperkingen te overwinnen terwijl we werken aan extreme ruimtevaarttoepassingen, " zegt Yu.