中國人科學(xué)者がホッキョクグマの體毛のような保溫素材を開発
浙江大學(xué)のチームはホッキョクグマの體毛の構(gòu)造を模倣し、エアロゲルを密封した超保溫人工繊維を作り出した。この素材は保溫性に優(yōu)れ、軽くて薄く、丈夫という特長(zhǎng)を備えている。この成果に関する論文は22日、國際的な學(xué)術(shù)誌「サイエンス」に掲載された。新華社が伝えた。
この成果は浙江大學(xué)化學(xué)工學(xué)?生物工學(xué)學(xué)院の柏浩教授と、高分子科學(xué)?工學(xué)學(xué)部の高微微準(zhǔn)教授のチームによるものだ。
柏教授によると、ホッキョクグマは保溫性が非常に高い體毛のおかげで、氷點(diǎn)下40度の環(huán)境に適応できる能力を備えている。彼らはホッキョクグマの毛が中空構(gòu)造で、內(nèi)部に「靜止中」の空気を大量に含んでおり、毛の1本1本すべてに1層の殻があることを発見した。電子顕微鏡で見ると、この殻の厚さはおよそ20ミクロンで、毛の直徑の4分の1弱を占めている。
光學(xué)顕微鏡で見たホッキョクグマの毛(寫真提供?浙江大學(xué))。
この発見にインスピレーションを得て、研究チームは約6年の歳月をかけて、新しいタイプの「核―?!箻?gòu)造繊維を作りあげた??嵕Sの中心は高分子エアロゲルで、その內(nèi)部には直徑10-30ミクロンの細(xì)長(zhǎng)い小さな穴が分布している。小さな穴は同じ方向に並んでおり、それはまるで空気を保管する「?jìng)}庫」のような働きをする??嵕Sの表面にはTPU(熱可塑性ポリウレタンエラストマー)の外殻が1層あり、內(nèi)部のエアロゲルを覆っている。
柏教授は、「『核』は非常に高い保溫性を?qū)g現(xiàn)する。繊維內(nèi)部の小さな穴の方向とサイズを調(diào)整することで、赤外線放射を封じ込め、熱の流失を防止することができる?!簹!护蠌?qiáng)靭性と頑丈さを?qū)g現(xiàn)し、繊維に優(yōu)れた力學(xué)的サポートを提供し、摩擦や引張り、水洗いに耐えることができる」としている。
研究者は氷點(diǎn)下20度に設(shè)定された冷凍庫の中で初期溫度を同じにしたダウンジャケット、ウールセーター、メリヤスシャツ、そして「ホッキョクグマセーター」を著用し、その保溫効果を検証した。これにより、衣料品の表面溫度の上昇が少ないほど、人の熱量の流失が少なく、その保溫性が高いことがわかる。
氷點(diǎn)下20度に設(shè)定された冷凍庫の中で研究者が4種類の衣料品を著用し、その表面溫度を調(diào)べた結(jié)果。左から順に「ホッキョクグマセーター」、ダウンジャケット、ウールセーター、メリヤスシャツ(寫真提供?浙江大學(xué))。
研究者によると、実験開始から數(shù)分後にはメリヤスシャツの表面溫度が10.8度に、ダウンジャケットは3.8度まで上がった。それに対し、厚さがウールセーター程度で、ダウンジャケットのわずか3分の1から5分の1ほどしかない「ホッキョクグマセーター」は、表面溫度が3.5度しか上がらなかった。
柏教授は、「ホッキョクグマの毛から、大自然が『核』と『?!护烁髯预我鄹瞍蚬郡丹护皮い毪长趣铯盲?。生體工學(xué)の本質(zhì)は問題解決法を大自然から學(xué)ぶことだ。大自然の秘密を明らかにし、新たな知識(shí)を発見することで、人々の生活を改善する新材料を作りだす。これは生物工學(xué)の使命であり、チームが長(zhǎng)年にわたり、取り組み続けてきたことだ」としている。(編集YF)
「人民網(wǎng)日本語版」2023年12月25日
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