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项目名称:仿北极熊毛的高效保温、热隐身材料

申报单位:化学工程与生物工程学院   负责人:柏浩

项目简介

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    1.项目研究背景

北极熊生活在极寒环境中,其毛发是自然界最抗寒的保温材料之一。每根北极熊毛长约15厘米,直径在200微米左右。在电镜下  观察可以发现,北极熊毛具有“核壳结构”,壳层为致密层,核层则为多孔结构,孔径为15-20微米。这种多孔结构可以有效的“封装”空气,使得毛发内部的空气静止,热对流无法产生,减少了热量的损失,从而实现有效的保温隔热。

受北极熊毛启发,我们发明了“冷冻纺丝”技术,制备了模仿北极熊毛有序孔结构的仿生纤维材料。

   2.项目负责人及研究团队简介(如为参与的合作研究项目,请说明在其中作出的重要贡献)

 

   项目负责人柏浩,浙江大学化学工程与生物工程学院研究员、博士生导师,研究方向为具有多尺度结构与多功能的仿生智能材料。代表性成果发表在NatureNature MaterialsScience AdvancesNature CommunicationsAdvanced Materials等著名学术期刊上,引用3000余次。曾获国家自然科学基金委“优秀青年科学基金”(2017)、国家“青年千人”计划(2015)资助、香港求是科技基金会“求是杰出青年学者奖”(2015)等多项荣誉。

3.项目特色和主要创新点

 

   受北极熊毛启发,我们发明了“冷冻纺丝”技术,制备了模仿北极熊毛有序多级孔结构的仿生纤维材料。利用“冷冻纺丝”技术,当蚕丝蛋白纺丝液穿过低温铜环时,其中的水开始结冰。冰晶沿着垂直的温度梯度场取向生长。同时,由于体系发生微观相分离,蚕丝蛋白被冰晶所排挤,压缩在冰晶之间的孔隙中。最后通过冷冻干燥得到多孔纤维。仿北极熊毛结构的多孔纤维具有优异的保温、隔热性能。由这种纤维编织成的织物可以使“兔子”在红外相机拍摄时实现热隐身。因此,这种织物不仅可以应用于高效保温服装,还可以应用于热隐身伪装材料,尤其是军事领域,例如单兵伪装、装备覆盖等。

4.主要标志性成果(如论文,请说明发表时间、刊物名称;如论著,请说明出版时间、著作名称;如获奖,请说明获奖名称、获奖时间和等级;如专利,请说明专利国别、批准号;如鉴定,请说明鉴定或验收时间、主要技术指标和水平等)

 

   Ying Cui, Huaxin Gong, Yujie Wang, Dewen Li, Hao Bai, A thermally insulating textile inspired by polar bear hair, Advanced Materials 2018, 30(14): e1706807.

5.项目在科学前沿上所取得的突破或者对国家和区域重大战略需求方面的贡献情况,请阐述其科学意义和社会价值。项目成果如在主要媒体上公开报道的,请说明媒体名称、报道时间和相关评述。

 

   仿北极熊毛高效保温织物在服装、军事领域都有极大的潜在应用价值。

   相关论文被NatureNew ScientistChemistry & Engineering News等作为亮点工作进行了报道。

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科学解读

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项目团队

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  项目负责人柏浩,浙江大学化学工程与生物工程学院研究员、博士生导师,研究方向为具有多尺度结构与多功能的仿生智能材料。代表性成果发表在NatureNature MaterialsScience AdvancesNature CommunicationsAdvanced Materials等著名学术期刊上,引用3000余次。曾获国家自然科学基金委“优秀青年科学基金”(2017)、国家“青年千人”计划(2015)资助、香港求是科技基金会“求是杰出青年学者奖”(2015)等多项荣誉。

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