与人类或其他哺乳动物的毛发不同，北极熊的毛发是中空的。在显微镜下扩大后，每一根毛发都存在空腔结构，这种中空的管状结构不只降低了北极熊毛的密度，并且有利于减小热导率，隔绝热量从北极

　　我国科学技术大学俞书宏教授领导的研讨团队受北极熊毛发中空结构的启示，开展了一种人工组成类北极熊毛的中空碳管气凝胶(CTA)的办法，该碳管气凝胶体现出超弹性和低的热导率。相关研讨成果以“Biomimetic Carbon Tube Aerogel Enables Super-Elasticity and Thermal Insulation”为题，于6月6日宣布在《化学》上（Chem 2019,CHEMJOURNAL-D-19-00185R1）。论文的榜首作者为我校博士研讨生詹慧娟。

　　图1.CTA的制备。（A）北极熊毛的结构；（B）示意图，标明用一维纳米线作为模板制备CTA的办法；（C）CTA的透射图；（D）CTA在紧缩形变为90%的条件下，紧缩一万次的应力-应变曲线；（E）CTA在400℃热台上的热红外图画，标明杰出的隔热才能。

　　图2.CTA的功能表征。（A）不一样的资料密度的比照；（B）不一样的资料热导率的比照；（C）不一样的资料回复速度的比照；（D）CTA在紧缩形变为30%的条件下，紧缩一百万次的机械功能改变；（D）CTA在紧缩形变为90%的条件下，紧缩一万次的机械功能改变。

　　大自然历经了亿万年的开展和进化，其丰厚的结构与品种能够让我们去学习和开展。该团队使用一维纳米线作为模板，经过模板法制备微观标准的碳管气凝胶（图1）。因为其共同的微观结构，使该气凝胶资料体现出优异的轻质、隔热、疏水和机械功能（图2）。其密度最低可到达8 kg/m3，低于绝大多数已报导的隔热资料；它的接触角为146o，在56%的相对湿度下放置120天，依然能坚持热导率根本不变；因为中空碳管的内径（35纳米）远小于空气的平均自由程（75纳米），管内的空气简直不会传递热量，因此碳管气凝胶具有非常好的隔热才能，其最低热导率仅为23 mW m-1K-1，低于枯燥空气的热导率。

　　该碳管气凝胶具有微观标准的三维网络结构，因此具有超弹性，当自由落体的小钢球落在碳管气凝胶的外表时，高回弹速度（1434 mm s-1），即便在30%应变下紧缩一百万次或许90%应变下紧缩一万次，碳管气凝胶仍就坚持结构完好。研讨人员还探求了其作为压阻式传感器的相关性质，在30%应变下紧缩一万次今后，它的相对电阻值根本不变。

　　这种受北极熊毛发中空结构启示规划组成的新式碳管气凝胶有望可满意极点条件下对高功能资料的需求，例如航天航空领域中使用的轻质隔热保温资料、弹性体资料等。

　　该项研讨遭到国家自然科学基金委立异研讨集体、国家自然科学基金要点项目、我国科学院前沿科学要点研讨项目、我国科学院纳米科学杰出立异中心、姑苏纳米科技协同立异中心等的赞助。

　　(合肥微标准物质科学国家研讨中心、化学与资料科学学院、我国科学院纳米科学杰出立异中心、姑苏纳米科技协同立异中心、科研部)