Мех белых медведей вдохновил ученых на создание тонкого и теплого синтетического волокна. Исследователи из Чжэцзянского университета в Китае разработали искусственное волокно, имитирующее свойства меха белых медведей. Материал из аэрогеля хорошо удерживает тепло, гибкий, прочный и сохраняет свои свойства даже после растягивания, стирки и окрашивания.

В сердцевине каждой пряди меха белого медведя есть десятки крошечных карманов с воздухом, которые препятствуют отводу тепла и согревают животных в суровых арктических условиях. Это пористое ядро окружено плотной внешней оболочкой, которая является водонепроницаемой, гибкой и прочной.

Исследователи использовали подход, известный как прядение замораживанием, чтобы создать нити волокон аэрогеля, имитирующие пористую внутреннюю структуру меха белого медведя. Чтобы воспроизвести внешнюю оболочку, ученые покрыли аэрогель тонким слоем эластичного термопластичного полиуретана, который используется в спортивной одежде и снаряжении.

Поперечное сечение меха белого медведя (слева) и волокна из аэрогеля (справа). Изображение: M. Wu et al., Science

Аэрогель невозможно растянуть более чем на 2% без повреждения, но композитное волокно благодаря эластичному покрытию вернулось к первоначальной длине после растяжения при 1000% деформации. Изоляционные свойства волокна также сохранялись при деформации, материал не менял свою структуру или форму, когда его погружали в воду, сушили или красили.

Свитер из искусственного волокна, вдохновленного мехом белого медведя Изображение: M. Wu et al., Science

Исследователи связали свитер из искусственного материала и сравнили его теплоизоляционные характеристики с пуховиком, шерстяным свитером и хлопковым топом с длинными рукавами. Ученые наняли добровольца, который носил каждый из предметов одежды в комнате, охлажденной до –20 °C, и измерили температуру их поверхности, чтобы оценить, насколько хорошо они сохраняют тепло.

Хотя свитер, вдохновленный белым медведем, был в пять раз тоньше пуховика, он демонстрировал лучшую изоляцию. Средняя температура поверхности свитера составила 3,5 °C, а у пуховика — 3,8 °C, а, значит, он выделял немного больше тепла. Хуже всего с теплоизоляцией справились рубашки из хлопка и шерсти: средняя температура поверхности составляла 10,8 °C и 7,2 °C соответственно.