Per gli orsi polari, l'isolamento fornito dal loro grasso, pelle, e la pelliccia è una questione di sopravvivenza nel gelido Artico. Per gli ingegneri, i capelli dell'orso polare sono un modello da sogno per i materiali sintetici che potrebbero bloccare il calore proprio come la versione naturale. Ora, gli scienziati dei materiali in Cina hanno sviluppato un tale isolante, riproducendo la struttura dei singoli peli di orso polare scalando verso un materiale composto da molti peli per applicazioni del mondo reale nei settori dell'architettura e aerospaziale. Il loro lavoro appare il 6 giugno sulla rivista chimica .

"Il pelo dell'orso polare è stato ottimizzato in modo evolutivo per aiutare a prevenire la perdita di calore in condizioni di freddo e umidità, che lo rende un modello eccellente per un isolante termico sintetico, ", afferma il co-autore senior Shu-Hong Yu, un professore di chimica presso l'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina (USTC). "Creando aerogel per tubi con tubi di carbonio, possiamo progettare un materiale elastico e leggero analogo che intrappola il calore senza degradarsi notevolmente nel corso della sua vita."

A differenza dei peli degli umani o di altri mammiferi, i peli dell'orso polare sono cavi. Ingrandito al microscopio, ognuno ha un lungo, nucleo cilindrico perforato direttamente attraverso il suo centro. Le forme e la spaziatura di queste cavità sono note da tempo per essere responsabili dei loro caratteristici camici bianchi. Ma sono anche fonte di notevole capacità di trattenere il calore, resistenza all'acqua, ed elasticità, tutte proprietà desiderabili da imitare in un isolante termico.

"I centri cavi limitano il movimento del calore e rendono leggeri anche i singoli peli, che è uno dei vantaggi più importanti nella scienza dei materiali, " dice Jian-Wei Liu, professore associato all'USTC. Per emulare questa struttura e ridimensionarla a dimensioni pratiche, il team di ricerca, inoltre co-guidato da Yong Ni, un professore di ingegneria meccanica all'USTC, ha fabbricato milioni di tubi di carbonio scavati, ciascuno equivalente a una singola ciocca di capelli, e avvolgerli in un blocco di aerogel simile a spaghetti.

Rispetto ad altri aerogel e componenti isolanti, hanno scoperto che il design del tubo cavo ispirato all'orso polare era più leggero e più resistente al flusso di calore. Inoltre, è stato difficilmente influenzato dall'acqua, una caratteristica utile sia per mantenere caldi gli orsi polari durante il nuoto sia per mantenere le prestazioni di isolamento in condizioni di umidità. Come bonus, il nuovo materiale era straordinariamente elastico, ancor più dei peli stessi, aumentando ulteriormente la sua applicabilità ingegneristica.

L'aumento del processo di produzione per costruire isolanti su scala metrica anziché in centimetri sarà la prossima sfida per i ricercatori, poiché mirano a usi industriali rilevanti. "Anche se il nostro materiale in tubi di carbonio non può essere facilmente prodotto in serie al momento, prevediamo di superare questi limiti dimensionali mentre lavoriamo verso applicazioni aerospaziali estreme, "dice Yu.