济南自贸绿地全球商品贸易港项目启动

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然而，贸绿地现有的保暖衣物在调控热辐射方面能力有限。全球商启动作者：崔雪芹 来源：中国科学报 发布时间：2023/12/22 8:53:18 选择字号：小 中 大 不畏严寒。作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜，品贸易请与我们接洽。如其他媒体、港项目网站或个人从本网站转载使用，须保留本网站注明的来源，并自负版权等法律责任。

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锁住红外辐射 借鉴北极熊毛的 核-壳结构，历时近6年，团队研制出一种新型纤维，其中心是高分子气凝胶，内部分布着直径大约10到30微米的纤长小孔，它们朝同一个方向排列，像一间间存储空气的仓库。团队为纤维设计了一种TPU外壳。

在电子显微镜下，这层壳大概有20微米厚，占毛发直径的近1/4。为了验证保暖效果，研究人员把学校食堂零下20摄氏度的恒温冷库变成了临时试衣间，在这里举办了一场保暖挑战赛。

同时，一层TPU（热塑性聚氨酯弹性体）外壳将内部的气凝胶包裹起来。核与壳各司其职，缺一不可，共同成就了自然界最抗寒的材料之一。但现有的几种方案不能同时实现保暖、轻薄和耐用。论文通讯作者柏浩表示，不久的将来，人们有望只穿一件薄薄的衬衫，就能像北极熊一样不畏严寒。红外线是从皮肤向外辐射，让小孔的取向与辐射方向垂直，同时调整尺寸，有望匹配红外线的波长，从而达到‘锁住红外辐射的目的为了验证保暖效果，研究人员把学校食堂零下20摄氏度的恒温冷库变成了临时试衣间，在这里举办了一场保暖挑战赛。

新问题会促使我们继续向大自然学习，不断揭示大自然的秘密、发现新知识、创造改善人们生活的新材料是仿生研究的使命，也是我们多年来的追求。我国科学家织就北极熊毛衣 仿生北极熊毛衣及其微观结构。

论文作者、博士生张子倍担任模特，分别试穿初始温度相同的羽绒衣、羊毛毛衣、棉毛衫和北极熊毛衣，并记录衣物表面温度的上升情况。但现有的几种方案不能同时实现保暖、轻薄和耐用。

我们的纤维具有有序的孔结构，抑制了热辐射。然而，气凝胶涂层容易脱落，材料气凝胶含量有限，耐磨、抗拉伸等力学性能不佳等问题，限制了下一代保暖衣物性能提升的空间。

果然，他们注意到一个被忽略的细节：北极熊的毛不仅是中空的，而且还有一层壳。它具有传统保温材料隔热功能，并能‘封锁人体向外辐射的红外线。为了让衣物在保暖的同时更加轻薄，人们自然想到了用更少的材料封装更多的空气。北极熊的毛是中空结构，里面封装了大量静止的空气，通过抑制热传导和热对流减少热量的流失。

一核一壳，各有各的功用，其中核负责实现超强保暖。他们通过模仿北极熊毛的核-壳结构，制备出一种封装了气凝胶的超保暖人造纤维。

保暖从一定程度上讲就是防止热量流失。新型气凝胶纤维能够多管齐下应对热辐射、热对流、热传导，保暖性能因此提升了一大步。

然而，现有的保暖衣物在调控热辐射方面能力有限。在过去几十年中，人们试图将气凝胶涂装在织物表面，或者直接纺出含有气凝胶的纤维。

吴明瑞介绍，过厚的壳会影响纤维的保暖性能，因此，团队选取了一个最优值，兼顾材料的保暖性能和力学性能。红外线是从皮肤向外辐射，让小孔的取向与辐射方向垂直，同时调整尺寸，有望匹配红外线的波长，从而达到‘锁住红外辐射的目的。研究团队认为，通过调控纤维内部小孔的方向与尺寸，有望锁住红外辐射。如今许多保暖衣物的设计运用了这一原理，比如衣物采用的羊毛、羽绒都有抑制热传导和热对流的作用。

几分钟后，棉毛衫表面温度上升到10.8摄氏度、羽绒衣表面温度上升到3.8摄氏度。浙江大学供图 受极地居民北极熊的大厚毛衣启发，浙江大学教授柏浩和副教授高微微悟出了一种新策略。

在电子显微镜下，这层壳大概有20微米厚，占毛发直径的近1/4。纤维织物相对于静态绝热的要求更为苛刻，还需解决耐拉、耐压、耐洗、减薄等一系列问题。

而厚度和羊毛毛衣接近，仅为羽绒衣1/3到1/5的北极熊毛衣表面温度只上升到3.5摄氏度。团队为纤维设计了一种TPU外壳。