Sarjana Tiongkok menyiapkan bahan isolasi termal bionik rambut beruang kutub

Dengan meniru struktur bulu beruang kutub, tim dari Universitas Zhejiang menyiapkan serat buatan ultra-hangat yang dikemas dengan aerogel. Bahan ini hangat, ringan dan sekaligus tahan lama. Pada tanggal 22 Desember 2023, makalah terkait pencapaian tersebut dipublikasikan di jurnal internasional "Science".

Pencapaian tersebut diselesaikan oleh tim Profesor Bo Hao dari School of Chemical Engineering and Bioengineering dan Associate Professor Gao Weiwei dari Department of Polymer Science and Engineering di Zhejiang University.

Bai Hao mengatakan beruang kutub mengandalkan bulunya yang super hangat untuk beradaptasi dengan lingkungan bersuhu minus 40 derajat Celcius. Mereka menemukan bahwa bulu beruang kutub adalah struktur berongga yang membungkus sejumlah besar udara "diam", dan setiap bulu memiliki cangkang. Di bawah mikroskop elektron, cangkang ini tebalnya sekitar 20 mikron, hampir seperempat diameter rambut.

Terinspirasi oleh penemuan ini, tim peneliti menghabiskan hampir 6 tahun mempersiapkan serat struktural "inti-cangkang" jenis baru. Bagian tengah seratnya adalah polimer aerogel, yang dihiasi pori-pori panjang dengan diameter sekitar 10 hingga 30 mikron. Lubang-lubang kecil tersebut disusun searah, seperti "gudang" untuk menyimpan udara. Terdapat cangkang TPU (karet poliuretan termoplastik) pada permukaan serat untuk membungkus aerogel di dalamnya.

"'Inti' bertanggung jawab untuk mencapai kehangatan super. Dengan mengatur arah dan ukuran lubang kecil di dalam serat, diharapkan dapat 'mengunci' radiasi infra merah dan mencegah kehilangan panas; 'cangkang' bertanggung jawab untuk menjadi kuat dan tahan lama, memberikan dukungan mekanis yang baik untuk serat, membuatnya tahan aus, tahan regangan, dan dapat dicuci,” kata Bohao.

Untuk memverifikasi efek insulasi termal, para peneliti mencoba memverifikasi efek insulasi termal dari jaket bulu angsa, sweter wol, sweter katun, dan "sweater beruang kutub" dengan suhu awal yang sama dalam penyimpanan dingin suhu konstan minus 20 derajat Celcius. Semakin sedikit kenaikan suhu permukaan pakaian, semakin sedikit panas yang hilang dari tubuh manusia dan semakin baik kinerja termal pakaian tersebut.

Para peneliti menemukan bahwa setelah beberapa menit pengujian, suhu permukaan sweter katun naik menjadi 10,8 derajat Celcius, dan suhu permukaan jaket bulu naik menjadi 3,8 derajat Celcius. Permukaan "sweater beruang kutub", yang mendekati ketebalan sweter wol dan hanya sepertiga hingga seperlima ketebalan jaket bulu, hanya naik hingga 3,5 derajat Celcius.

“Rambut beruang kutub memungkinkan kita melihat bagaimana alam membiarkan 'inti' dan 'cangkang' menjalankan tugasnya masing-masing. Inti dari penelitian bionik adalah belajar dari alam bagaimana memecahkan masalah.” Bohao mengatakan bahwa dengan mengungkap rahasia alam, Menemukan pengetahuan baru dan menciptakan bahan baru yang meningkatkan kehidupan manusia adalah misi penelitian bionik, dan juga merupakan upaya yang telah dilakukan tim selama bertahun-tahun.