1085 подписчиков
Почти как у белого медведя: команда инженеров-химиков и материаловедов из Чжэцзянского университета в Китае разработала новый тип аэрогелевого волокна и сделали из него свитер. Который оказался теплее, чем шерстяной!
В своей статье, опубликованной в журнале Science, группа описывает, что послужило источником вдохновения для их волокон, как они были изготовлены и насколько хорошо они работали при испытаниях в холодных условиях. Чжичжи Чжан и Сюэтун Чжан из Китайской академии наук опубликовали статью в том же номере журнала, в которой описывается работа, проделанная командой над этим новым проектом.
Аэрогели — это класс материалов, представляющих собой гель, в котором жидкая фаза полностью замещена газообразной. Такие материалы обладают рекордно низкой плотностью и демонстрируют ряд уникальных свойств: твёрдость, прозрачность, жаропрочность, чрезвычайно низкую теплопроводность и т. д.
Распространены аэрогели на основе аморфного диоксида кремния, глинозёмов, а также оксидов хрома и олова. В начале 1990-х получены первые образцы аэрогеля на основе углерода.
Учёные-материаловеды пытались создать из них волокна, которые можно было бы использовать для создания теплого текстиля. Однако до сих пор такие попытки в основном заканчивались неудачей из-за недостаточной влагопроницаемости и прочности. В этом новом исследовании исследовательская группа в Китае нашла способ преодолеть обе проблемы.
Работа исследователей началась как попытка имитировать тепловые свойства меха белого медведя. Они отмечают, что причина, по которой медведи могут сохранять тепло при таких низких температурах, заключается в том, что волоски, из которых состоит их шуба, имеют как пористую сердцевину, так и плотную оболочку.
Сам по себе аэрогель не может быть растянут более чем на 2% от его существующей длины без повреждений, но композитное волокно, вдохновленное белым медведем, вернулось к своей первоначальной длине после растяжения на 1000%. Это указывает на то, что оно было прочнее и эластичнее, чем предыдущие волокна аэрогеля, благодаря своему эластичному покрытию. Теплоизоляционные свойства волокна также сохранялись после его растяжения вдвое в течение 10 000 раз. Волокно не меняло свою структуру или форму при погружении в воду, высыхании или окрашивании.
В результате получилось тонкое круглое волокно, которое можно было изготавливать желаемой длины. Исследователи отмечают, что для производства текстиля не требовалось никакой последующей обработки, что позволяет предположить, что их волокна можно было бы производить дешевле, чем те, которые используются в настоящее время.
Затем исследовательская группа изготовила партии волокон в виде длинных нитей, которые они использовали для плетения свитера. Затем они проверили теплоту свитера, подвергнув его воздействию температур до -20°C. Они утверждают, что свитер продемонстрировал теплозащиту, которая была лучше, чем аналогичные свитера из пуха, шерсти или хлопка.
2 минуты
22 декабря 2023