Para ursos polares, o isolamento fornecido por sua gordura, pele, e a pele é uma questão de sobrevivência no ártico gelado. Para engenheiros, o cabelo do urso polar é um modelo dos sonhos para materiais sintéticos que podem travar no calor tão bem quanto a versão natural. Agora, cientistas de materiais na China desenvolveram tal isolante, reproduzindo a estrutura de cabelos individuais de urso polar enquanto escala em direção a um material composto de muitos fios de cabelo para aplicações do mundo real nos setores de arquitetura e aeroespacial. Seu trabalho aparece em 6 de junho na revista Chem .

"O cabelo do urso polar foi evolutivamente otimizado para ajudar a prevenir a perda de calor em condições de frio e úmido, o que o torna um excelente modelo para um isolante térmico sintético, "diz o co-autor sênior Shu-Hong Yu, professor de química na Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC). "Ao fazer aerogel de tubos de carbono, podemos projetar um material elástico e leve análogo que retém o calor sem se degradar visivelmente ao longo de sua vida útil. "

Ao contrário dos cabelos dos humanos ou de outros mamíferos, os cabelos do urso polar são ocos. Ampliado em um microscópio, cada um tem um longo, núcleo cilíndrico perfurado em linha reta através de seu centro. As formas e espaçamentos dessas cavidades são há muito conhecidos por serem responsáveis ​​por suas camadas brancas distintas. Mas eles também são a fonte de notável capacidade de retenção de calor, resistência à água, e elasticidade, todas as propriedades desejáveis ​​para imitar em um isolante térmico.

"Os centros ocos limitam o movimento do calor e também tornam os fios de cabelo individuais leves, que é uma das vantagens mais notáveis ​​na ciência dos materiais, "diz Jian-Wei Liu, professor associado da USTC. Para emular esta estrutura e dimensioná-la para um tamanho prático, a equipe de pesquisa - adicionalmente co-liderada por Yong Ni, um professor de engenharia mecânica da USTC - fabricou milhões de tubos de carbono ocos, cada um equivalente a um único fio de cabelo, e enrole-os em um bloco de aerogel tipo espaguete.

Em comparação com outros aerogéis e componentes de isolamento, eles descobriram que o design de tubo oco inspirado no urso polar era mais leve e mais resistente ao fluxo de calor. Também dificilmente foi afetado pela água - um recurso útil para manter os ursos polares aquecidos durante a natação e para manter o desempenho do isolamento em condições úmidas. Como um bônus, o novo material era extraordinariamente elástico, ainda mais do que os próprios cabelos, impulsionando ainda mais sua aplicabilidade de engenharia.

Aumentar a escala do processo de fabricação para construir isoladores em escala de metros, em vez de centimétricos, será o próximo desafio para os pesquisadores, pois eles visam a usos industriais relevantes. "Embora nosso material tubular de carbono não possa ser facilmente produzido em massa no momento, esperamos superar essas limitações de tamanho à medida que trabalhamos em direção a aplicações aeroespaciais extremas, "disse Yu.