Trung Quốc học cách tạo ra quần áo mùa đông siêu mỏng từ gấu Bắc Cực

Các nhà khoa học Trung Quốc vừa tạo ra một loại sợi mang tính đột phá có thể dệt thành quần áo ấm và nhẹ bằng cách sử dụng aerogel - vật liệu cách nhiệt chủ yếu được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ.

Sự phát triển của sợi mô phỏng sinh học, đáng chú ý là hiệu suất và độ bền của chúng, có thể có nhiều ứng dụng khác nhau.

Aerogel, vật liệu rắn nhẹ nhất thế giới, từ lâu đã được đánh giá cao nhờ đặc tính cách nhiệt. Aerogel truyền thống được tạo ra bằng cách thay thế chất lỏng trong gel bằng không khí, cực kỳ nhẹ, giống như một đám khói đặc. Độ xốp cao mang lại cho nó khả năng chịu nhiệt đặc biệt, nhưng điều này cũng làm cho nó giòn và khó xử lý, hạn chế việc sử dụng nó trong các ứng dụng dân sự.

Cho đến nay, nó đã được sử dụng trong kỹ thuật, đặc biệt là trong ngành hàng không vũ trụ . Tập đoàn Công nghiệp và Khoa học Hàng không Vũ trụ Trung Quốc cũng như Nasa đã sử dụng aerogel trong máy thám hiểm sao Hỏa, chịu được nhiệt độ khắc nghiệt từ hàng nghìn độ khi hạ cánh sao Hỏa đến -130 độ C (-202 độ F) trên bề mặt hành tinh.

Nhưng giờ đây, các nhà nghiên cứu tại Đại học Chiết Giang đã khắc phục được tính dễ vỡ của aerogel sau khi lấy cảm hứng từ cấu trúc lông gấu Bắc Cực. 

Được dẫn dắt bởi phó giáo sư Gao Weiwei và giáo sư Bai Hao, nhóm đã công bố phát hiện của mình trên tạp chí Science.

Lông gấu Bắc cực có cấu trúc vỏ lõi độc đáo, với mỗi sợi gồm một lõi xốp được bao bọc trong một lớp vỏ dày đặc. Cấu trúc này cung cấp khả năng cách nhiệt vượt trội trong khi vẫn duy trì độ bền và tính linh hoạt, chìa khóa để giữ cho lông ấm và khô.

Bai nêu trong bài báo: "Chúng tôi đã thiết kế một sợi aerogel đóng gói (EAF) với các cơ chế cách nhiệt tương tự và phát triển quy trình chế tạo hai bước đơn giản để mô phỏng cấu trúc lõi-vỏ".

Nhóm nghiên cứu đã phát triển một loại sợi aerogel polyme mạnh với các lỗ dạng phiến và bọc nó trong một lớp cao su mỏng, có thể co giãn. Phương pháp này vẫn giữ được đặc tính cách nhiệt của aerogel truyền thống đồng thời cải thiện tính phù hợp của nó cho các ứng dụng cơ khí như đan hoặc dệt.

Không giống như aerogel silica thông thường vốn giòn, EAF có thể uốn cong và xoắn.

Bai cho biết: "Mặc dù có độ xốp bên trong cao hơn 90%, nhưng sợi của chúng tôi có thể co giãn tới 1.000% độ giãn, vượt trội đáng kể so với sợi aerogel truyền thống, vốn có độ giãn khoảng 2%.

Họ cho thấy tính thực tiễn của EAF bằng cách dệt một chiếc áo liền quần và so sánh khả năng cách nhiệt của nó với các vật liệu vải dệt thông thường. Khả năng cách nhiệt của áo liền quần EAF tương đương với áo khoác ngoài truyền thống nhưng chỉ dày bằng 1/5.

Trong một thí nghiệm, một tình nguyện viên mặc đồ dệt làm từ EAF, lông tơ, len và bông trong môi trường -20 độ C. Nhiệt độ bề mặt của các vật liệu này lần lượt là 3,5 độ, 3,8 độ, 7,2 độ và 10,8 độ, cho thấy khả năng cách nhiệt vượt trội của EAF.

Ngoài độ bền và khả năng co giãn, EAF còn có thể được giặt và nhuộm, cải thiện ứng dụng của nó trong các ứng dụng thực tế.

Silica aerogel truyền thống sẽ hút nước và tự xẹp xuống. Kết quả là nó nhanh chóng mất đi chất lượng cách nhiệt trong môi trường ẩm ướt. Tuy nhiên, EAF vẫn duy trì hiệu suất ngay cả sau khi giặt bằng máy.

Bai cho biết: "Sợi cũng giữ được các đặc tính sau 10.000 chu kỳ kéo giãn, cho thấy tiềm năng ứng dụng đa chức năng của nó ngoài vật liệu dệt cách nhiệt".

Giáo sư Zhang Xuetong của Viện công nghệ nano và sinh học nano Tô Châu thuộc Viện Khoa học Trung Quốc, đã nhấn mạnh tiềm năng của sợi aerogel trong vải dệt nhiệt tiên tiến. Tuy nhiên, ông lưu ý khoảng cách giữa công nghệ hiện có và năng lực sản xuất hàng loạt.

Ông nói: "Có những thách thức liên quan đến cách phát triển công nghệ kéo sợi nhanh và giải quyết việc chế tạo liên tục cần thiết cho sản xuất hàng loạt".

Ngoài tiềm năng ứng dụng dân sự, sợi EAF còn hứa hẹn cho các ngành công nghiệp vốn đã quen thuộc với aerogel.

Bai lưu ý trong bài báo: "Vải EAF có tính năng cách nhiệt tuyệt vời và đa chức năng, đồng thời có tiềm năng lớn trong các lĩnh vực như đồng phục quân đội và trang phục du hành vũ trụ trong môi trường cực lạnh".

(Nguồn: CNA)

Chia sẻ Chia sẻ

Chia sẻ

Lưu tin