Ang mga siyentipiko ay nagdisenyo ng isang likas na inspirasyon karbon tube airgel thermal insulating material batay sa microstructure ng polar bear na buhok. Ang magaan, mataas na nababanat at mas mahusay na heat insulator na ito ay nagbubukas ng mga bagong paraan para sa mahusay na enerhiya na pagkakabukod ng gusali
polar bear tinutulungan ng buhok ang hayop na maiwasan ang pagkawala ng init sa malamig at mahalumigmig na klimatiko na kondisyon sa napakalamig na bilog ng Arctic. Ang buhok ng polar bear ay natural na guwang hindi katulad ng buhok ng tao o iba pa mammals. Ang bawat hibla ng buhok ay may mahaba, cylindrical na core na tumatakbo sa gitna nito. Ito ang hugis at espasyo ng mga cavity na nagbibigay sa buhok ng polar bear ng natatanging puting amerikana. Ang mga cavity na ito ay may maraming katangian tulad ng pambihirang init-holding, water resistance, elasticity atbp. na ginagawa itong napakagandang thermal insulator material. Ang mga hollow center ay naghihigpit sa paggalaw ng init habang ang disenyo ay ginagawang napakagaan ng bawat strand. Gayundin, ang hindi nababasang kalikasan ng buhok ng polar bear ay nagpapanatili ng init ng hayop kapag sila ay lumalangoy sa sub-zero na temperatura at gayundin sa ilalim ng maalinsangang mga kondisyon. Ang buhok ng polar bear ay isang napakagandang modelo para sa pagdidisenyo ng mga sintetikong materyales na maaaring magbigay ng mahusay na pagkakabukod mula sa init tulad ng natural na ginagawa ng buhok ng polar bear.
Sa isang bagong pag-aaral na inilathala noong Hunyo 6 sa Chem, nakabuo ang mga siyentipiko ng isang nobelang insulator na kumukuha ng inspirasyon at ginagaya ang microstructure ng mga indibidwal na buhok ng polar bear at samakatuwid ay nakuha ang lahat ng natatanging katangian nito. Gumawa sila ng milyun-milyong super-elastic, magaan na hollowed-out na mga carbon tube, bawat isa ay kasing laki ng isang hibla ng buhok at itinatak ang mga ito sa isang airgel block. Ang proseso ng disenyo ay unang nagsimula sa paggawa ng cable hydrogel mula sa tellurium (Te) nanowires bilang isang template na pinahiran ng carbon shell. Pagkatapos ay gumawa sila ng carbon tube airgel (CTA) mula sa hydrogel na ito sa pamamagitan ng pagpapatuyo muna nito at sa susunod na pag-calcinate nito sa isang argon inert na kapaligiran sa 900 °C upang alisin ang Te nanowires. Dahil sa kakaibang disenyong ito, ang CTA ay isang mahusay na thermal insulator at sobrang elastic din sa kalikasan habang ito ay tumalbog sa bilis na 1434 mm/s. Ito ang pinakamabilis kailanman kumpara sa lahat ng nakasanayang elastic na materyales. Itinuturo ng mga may-akda na ito ay mas nababanat kaysa sa buhok ng polar bear.
Dahil sa guwang na istraktura ng mga carbon tube, ang materyal ay nagpapakita ng mahusay na thermal conductivity na mas mababa kaysa sa tuyong hangin dahil sa panloob na diameter ng materyal ay mas mababa kaysa sa libreng daanan ng hangin. Ang materyal ay nagpakita ng mahabang buhay sa pamamagitan ng pagpapanatili ng thermal conductivity nito pagkatapos na maimbak sa loob ng 3 buwan sa temperatura ng silid na may 56% relative humidity. Ang CTA ay magaan na may density na 8 kg/m3; mas magaan kaysa sa karamihan ng magagamit na mga thermal insulator na materyales. Hindi ito naaapektuhan ng tubig dahil hindi ito nababasa. Gayundin, ang mekanikal na istraktura ng CTA ay pinananatili kahit na pagkatapos ng maraming compress-release cycle sa iba't ibang mga strain.
Ang kasalukuyang pag-aaral ay naglalarawan ng isang bagong carbon tube airgel - inspirasyon mula sa hollow tube na disenyo ng buhok ng polar-bear - na gumaganap bilang isang mahusay na thermal insulator. Kung ikukumpara sa iba pang magagamit na materyales sa insulation ng airgel, itong polar-bear na inspired na hollow-tube na disenyo ay magaan ang timbang, mas lumalaban sa daloy ng init, water proof at hindi bumababa sa buong buhay nito.
Ang pinahusay at mas mahusay na mga thermal insulation system ay nangangako para sa pagtitipid ng pangunahing pagkonsumo ng enerhiya. lakas kulang na ang supply habang lakas ang mga gastos ay tumataas. Ang isa sa mga paraan upang makatipid ng enerhiya ay upang mapabuti ang thermal insulation ng gusali. Ang mga Aerogels ay nagpapakita na ng mahusay na pangako para sa iba't ibang uri ng mga naturang aplikasyon. Ang pag-aaral na ito ay nagbubukas ng mga paraan upang magdisenyo ng materyal na may mataas na pagganap na magaan ang timbang, super-elastic at thermally insulating para sa mga aplikasyon sa mga gusali, industriya ng aerospace lalo na sa mga matinding kapaligiran. Dahil sa kanyang matinding kakayahan sa pag-unat, ang apela nito ay pinahusay para sa iba't ibang mga aplikasyon.
***
{Maaari mong basahin ang orihinal na papel ng pananaliksik sa pamamagitan ng pag-click sa link ng DOI na ibinigay sa ibaba sa listahan ng (mga) binanggit na pinagmulan}
Pinagmulan (s)
Zhan, H et al. 2019. Ang Biomimetic Carbon Tube Airgel ay Pinapagana ang Super-Elasticity at Thermal Insulation. Chem. http://dx.doi.org/10.1016/j.chempr.2019.04.025
