Para los osos polares, el aislamiento proporcionado por su grasa, piel y pelaje es una cuestión de supervivencia en el frío Ártico. Para los ingenieros, el pelo de oso polar es una plantilla ideal para materiales sintéticos que pueden encerrar el calor tan bien comoversión natural. Ahora, los científicos de materiales en China han desarrollado un aislante de este tipo, que reproduce la estructura de los pelos individuales de los osos polares mientras se escala hacia un material compuesto por muchos pelos para aplicaciones del mundo real en los sectores de arquitectura y aeroespacial. Su trabajo aparece el 6 de junio enel periódico Chem .
"El cabello de oso polar se ha optimizado evolutivamente para ayudar a prevenir la pérdida de calor en condiciones frías y húmedas, lo que lo convierte en un excelente modelo para un aislante térmico sintético", dice el coautor principal Shu-Hong Yu, profesor de química en elUniversidad de Ciencia y Tecnología de China USTC. "Al hacer aerogel de tubo con tubos de carbono, podemos diseñar un material análogo elástico y liviano que atrape el calor sin degradarse notablemente durante su vida útil".
A diferencia de los pelos de los humanos u otros mamíferos, los pelos de los osos polares son huecos. Acercados al microscopio, cada uno tiene un núcleo largo y cilíndrico perforado directamente a través de su centro. Desde hace tiempo se sabe que las formas y el espaciado de estas cavidades sonresponsables de sus batas blancas distintivas, pero también son la fuente de una notable capacidad de retención de calor, resistencia al agua y elasticidad, todas propiedades deseables para imitar en un aislante térmico.
"Los centros huecos limitan el movimiento del calor y también hacen que los pelos individuales sean livianos, lo cual es una de las ventajas más sobresalientes en la ciencia de los materiales", dice Jian-Wei Liu, profesor asociado de USTC. Para emular esta estructura y escalaA un tamaño práctico, el equipo de investigación, también codirigido por Yong Ni, profesor de ingeniería mecánica en la USTC, fabricó millones de tubos de carbono ahuecados, cada uno equivalente a un solo mechón de cabello, y los hirió en unbloque de aerogel tipo espagueti.
En comparación con otros aerogeles y componentes de aislamiento, descubrieron que el diseño de tubo hueco inspirado en el oso polar era más liviano y más resistente al flujo de calor. Tampoco se veía afectado por el agua, una característica útil tanto para mantener la polaridadse mantiene caliente durante la natación y para mantener el rendimiento del aislamiento en condiciones húmedas. Como beneficio adicional, el nuevo material era extraordinariamente elástico, incluso más que los pelos, lo que aumenta aún más su aplicabilidad de ingeniería.
Ampliar el proceso de fabricación para construir aisladores en la escala del medidor en lugar del centímetro será el próximo desafío para los investigadores, ya que apuntan a usos industriales relevantes ". Si bien nuestro material de tubos de carbono no puede ser fácilmente producido en masa en este momento, esperamos superar estas limitaciones de tamaño a medida que trabajamos para aplicaciones aeroespaciales extremas ", dice Yu.
Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, la Academia de Ciencias de China y el Programa Nacional de Investigación Básica de China.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por prensa celular . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :