Des universitaires chinois préparent un matériau d'isolation thermique bionique en poils d'ours polaire

En imitant la structure des poils d'ours polaire, une équipe de l'Université du Zhejiang a préparé une fibre artificielle ultra-chaude encapsulée d'aérogel. Ce matériau est à la fois chaud, léger et durable. Le 22 décembre 2023, un article lié à cette réalisation a été publié dans la revue internationale « Science ».

Cette réalisation a été réalisée par une équipe du professeur Bo Hao de l'École de génie chimique et de bio-ingénierie et du professeur agrégé Gao Weiwei du Département de science et d'ingénierie des polymères de l'Université du Zhejiang.

Bai Hao a déclaré que les ours polaires comptent sur leurs cheveux très chauds pour s'adapter à un environnement de moins 40 degrés Celsius. Ils ont découvert que les poils de l'ours polaire sont une structure creuse qui encapsule une grande quantité d'air « immobile », et que chaque poil possède une coquille. Au microscope électronique, cette coquille a une épaisseur d’environ 20 microns, soit près du quart du diamètre du cheveu.

Inspirée par cette découverte, l'équipe de recherche a passé près de 6 ans à préparer un nouveau type de fibre structurelle « noyau-coque ». Le centre de la fibre est un aérogel polymère parsemé de longs pores d'un diamètre d'environ 10 à 30 microns. Les petits trous sont disposés dans la même direction, comme des « entrepôts » pour stocker l’air. Il y a une coque en TPU (caoutchouc polyuréthane thermoplastique) sur la surface de la fibre pour envelopper l'aérogel à l'intérieur.

"Le "noyau" est responsable de l'obtention d'une super chaleur. En régulant la direction et la taille des petits trous à l'intérieur de la fibre, il est censé "bloquer" le rayonnement infrarouge et empêcher la perte de chaleur ; la "coquille" est responsable d'être solide et durable, offrant un bon support mécanique à la fibre, la rendant résistante à l'usure, à l'étirement et au lavage », a déclaré Bohao.

Afin de vérifier l'effet d'isolation thermique, les chercheurs ont tenté de vérifier l'effet d'isolation thermique de doudounes, de pulls en laine, de pulls en coton et de « pulls ours polaires » avec la même température initiale dans une chambre froide à température constante de moins 20 degrés Celsius. Moins la température de surface des vêtements augmente, moins la chaleur est perdue par le corps humain et meilleures sont les performances thermiques des vêtements.

Les chercheurs ont constaté qu'après quelques minutes de test, la température de surface du pull en coton s'élevait à 10,8 degrés Celsius et celle de la doudoune à 3,8 degrés Celsius. La surface du « pull ours polaire », qui est proche de l'épaisseur d'un pull en laine et seulement d'un tiers à un cinquième de l'épaisseur d'une doudoune, ne s'élève qu'à 3,5 degrés Celsius.

"Les poils de l'ours polaire nous permettent de voir comment la nature permet au "noyau" et à la "coquille" d'accomplir leurs fonctions respectives. L'essence de la recherche bionique est d'apprendre de la nature comment résoudre les problèmes." Bohao a déclaré qu'en révélant les secrets de la nature, découvrir de nouvelles connaissances et créer de nouveaux matériaux qui améliorent la vie des gens est la mission de la recherche bionique, et c'est aussi la poursuite dans laquelle l'équipe persiste depuis de nombreuses années.