中科医院 http://www.xxzywj.com/m/浙江24小时-钱江晚报记者章咪佳通讯员王平中国新年初五，一只身披北极熊马甲的小兔子，在材料科学领域的国际领先学术杂志《先进材料》上亮相，马上获得《自然》、《新科学家》等多本杂志的报道。穿“北极熊马甲”的兔子（身长10~20厘米）崔滢摄这件马甲，是浙江大学化学工程与生物工程学院柏浩教授团队的最新科研成果——它模仿北极熊毛发结构，是一种有序多孔的高效隔热保温织物；同时，披上这种“战袍”的生物体，能在红外线成像设备中实现热隐身。北极熊，香蕉熊柏浩的创意，是从北极熊的纪录片里得来的：生活在北极的北极熊，靠穿着一身“貂”，与极寒抵抗。其实，北极熊与棕熊是同门，有共同的祖先，而它实际是一只“香蕉熊”——纯白色，只是熊毛的颜色，熊毛下遍布全身的皮其实是黑色的。完全罩住北极熊的稠密白毛，能高效地将熊身上的热量与户外的冰天雪地隔离开来，奥秘在于每一根北极熊毛的微小结构。钱报记者在柏浩的实验室，亲手摸到了北极熊的毛。每一根直径微米的（1毫米=微米）北极熊毛，手感近似人类发质粗密的头发。如果剖开一根北极熊毛的横截面，在电子显微镜下，它呈现出来的是一个微型建筑物：显微镜下的北极熊毛（左）和浙大的仿生有序多孔纤维崔滢摄北极熊的毛相当于一根管道，里面充满了多个孔洞。这种结构对光线里面的红外线，有非常好的反射作用。同时，在寒冷的天气里面，它能够封存住大量的空气，高效地储存热量，并输送到北极熊的体表。保暖衣，隐身衣如果我们能够制作出北极熊毛类似的仿生材料，那么人类也将具备极限环境中的抗寒能力。柏浩课题组研发出一种冷冻纺丝技术。他们将蚕丝溶解于水中，制成含水量达95%的纺丝溶液；再用注射器将纺丝溶液慢慢挤入冷冻装置，形成直径约为微米的单丝纤维；最后通过冷冻干燥令纤维中的冰晶升华留下众多有序的片层孔。这种有序多孔纤维材料，和北极熊的毛一样，具有大量大小均匀的空洞，能够隔绝外部的冷空气。课题组制作了一根长丝，截成多段后，由柏浩课题组的硕士生崔滢，给身长20厘米的小兔子，织了一件平针马甲。这就是小兔子最后的造型。实验显示，在-10℃到40℃的环境中，红外相机几乎观测不到被仿生织物覆盖的生物体的热量，成功实现“隐身”。小兔子没穿马甲、穿实验服、穿“浙大北极熊马甲”后，在红外线相机下的成像比对。披了北极熊皮的兔子，几乎观测不到被仿生织物覆盖的生物体的热量，成功实现“隐身”。柏浩实验室供图这项实验提示了新型材料的一种潜在用途——隐身衣。在《》系列电影中，黑夜中的邦德，也没有设备能够避开热感应的监测。如果有一件隔热的北极熊马甲，在没有光线的情况下，人可以做到完全隐身。和鹅比，北极熊衣才是真正的极寒战袍昨天钱报编辑部的同事围观了这件马甲，提出一个问题。拼保暖，这群找人代购“加拿大鹅”（CanadaGoose，国际著名羽绒衣品牌，以时尚和保暖著称）的女子们问我：“跟‘鹅’比，科学家的‘北极熊’怎么样？”“首先，从生产角度讲，这种人造材料的制备肯定比饲养鹅要方便、廉价，而且想要织多少就能织多少。”柏浩说，兔子的马甲，原料就是两个蚕茧，物料成本人民币5毛钱不到。“加拿大鹅”是加拿大原产羽绒衣，鹅有限，产量有控制。这个牌子被华人炒热后，男人女人都要买小号“鹅”，哪里那么多鹅给你们充衣服啦。因为这种材料95%是空气，大部分是空气，蚕丝只占到5%。“浙大北极熊”价格相当诱人。柏浩团队计算了一下，如果按照保暖一的织物是由单丝直径1毫米的纤维来织的话，成本大概是3分钱/米。织1平米需要0米纤维，相当于用1mm粗的毛线织一件毛衣差不多的量，成本价格大约是40~60元。兔子穿的“北极熊马甲”的一部分卢绍庆摄“比保暖系数，我没有研究过羽绒衣的情况，但是可以给你一个科学上的参数比对。”柏浩告诉记者，静止空气的导热率是26（导热率越高，热量传递得越快）。天然的北极熊毛，导热率是27左右，已经非常接近静止空气的导热率。柏浩团队制备的仿生纤维，导热率最低只有19。“而且人造的材料，可以添加更多人类所需的功能。”柏浩课题组还将碳纳米管加入这种仿生纤维，制造出电加热织物。“在5伏的电压下，电加热织物的温度可以在一分钟内从24℃升高至36℃。这种多功能可穿戴织物既可以实现被动隔热，也可以实现主动生热。”论文的其他作者还有龚华鑫（本科生）、王玉洁（硕士生）、李德文（博士生），该项研究得到了国家自然科学基金和国家“青年千人”计划的资助。
