Nowy materiał wzorowany na futrze niedźwiedzia polarnego

Niedźwiedzie polarne żyją w jednych z najtrudniejszych warunków na ziemi, znosząc arktyczne temperatury przekraczające minus 40 st. C. Od lat 40. XX wieku naukowcy zadawali sobie pytanie - w jaki sposób futro niedźwiedzia polarnego utrzymuje ciepło? Początkowo uważano, że sposobem na utrzymanie ciepła w organizmie niedźwiedzia jest izolowanie się od warunków atmosferycznych za pomocą futra. Kolejne wyniki badań pokazały, że jest to tylko w części słuszna teoria.

Jednym z głównych odkryć ostatnich dekad jest to, że wiele zwierząt polarnych aktywnie wykorzystuje światło słoneczne do utrzymania swojej temperatury, a futro niedźwiedzia polarnego jest znanym tego przykładem. Częścią tajemnicy niedźwiedziej okrywy jest biała barwa, dzięki której futro skutecznie przepuszcza promieniowanie słoneczne w kierunku skóry zwierzęcia.

"Futro to tylko połowa równania. Druga połowa to czarna skóra niedźwiedzi polarnych" - powiedziała Trisha L. Andrew, profesor chemii na University of Massachusetts Amherst, kierująca zespołem pracującym nad futrem syntetycznym.

Jak wyjaśnia prof. Andrew, futro niedźwiedzia polarnego jest czymś w rodzaju naturalnego światłowodu, przewodzącego światło słoneczne ku skórze niedźwiedzia - która pochłania to światło, ogrzewając niedźwiedzia. Z drugiej strony futro jest również wyjątkowo dobrym izolatorem, który zapobiega utracie ciepła z organizmu na zewnątrz.

Prof. Andrew i jej zespół zaprojektowali dwuwarstwową tkaninę, której górna warstwa składa się z nici, które - podobnie jak futro niedźwiedzia polarnego - przewodzą światło do dolnej warstwy. Ta jest wykonana z nylonu i pokryta ciemnym materiałem zwanym PEDOT.

Materiał PEDOT, podobnie jak skóra niedźwiedzia polarnego, skutecznie się rozgrzewa - tak wydajnie, że kurtka z takiego materiału jest o 30 proc. lżejsza, niż ta sama kurtka z bawełny, zapewniając jednocześnie komfort termiczny w temperaturach niższych o 10 st. C., niż okrycie z bawełny. Warunkiem jest jednak dobre naświetlenie otoczenia.

Wynalazek zespołu prof. Andrew jako produkt jest już dostępny na rynku, tkanina powlekana PEDOT.

Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie "ACS Applied Materials and Interfaces" ( https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsami.2c23075# )

Tomasz Szczerbicki