Довольно часто в поиске решений для людских проблем учёные обращаются за вдохновением к животным, на проблемы которых решение дала старая добрая эволюция. Так, когда пришло время разрабатывать теплоудерживающий материал, команда исследователей из Массачусетского университета в Амхерсте решила искать вдохновение в природе и нашла его в уникальной «одёжке» белого медведя, которая не даёт хищнику замёрзнуть даже при температуре до -46 °C.
Биомимикрия является эффективным инструментом разработки новых технологий и материалов в самых разнообразных отраслях. Особым успехом этот трюк пользуется в текстильной промышленности. К примеру, ранее учёные создавали экологичную альтернативу кевлару, имитируя структуру раковин моллюсков, изоляционный охлаждающий материал по примеру шерсти верблюдов и даже стойкую к холодам искусственную кожу, вдохновлённую кальмарами. Стоит отметить, что мех белого медведя уже давно казался учёным вполне логичным образцом для создания теплоудерживающих тканей, однако большинство экспериментов в этом направлении сложно назвать успешными. Теперь же исследователи из Массачусетского университета в Амхерсте наконец разгадали секрет медвежьей шубы и сумели воспроизвести её свойства при помощи синтетических материалов.
По словам учёных, белым медведям не страшны морозы из-за сочетания их уникального прозрачного меха и тёмной, насыщенной меланином кожи. Таким образом, хищник использует сразу несколько методов улавливания и сохранения тепла солнечного света. Волосяной покров белого медведя действует подобно оптоволокну, которое эффективно направляет инфракрасную составляющую светового спектра напрямую к поглощающей её тёмной коже. Когда кожа животного прогревается, его шерсть действует подобно изоляционной прослойке. Поскольку сами волоски медвежьего меха являются полыми, они плохо проводят тепло, но хорошо рассеивают его, отражая волны тепловой энергии обратно к своему источнику – тёмной коже.
В основе разработанного учёными материала лежит слой тёмного органического полимера PEDOT, который хорошо зарекомендовал себя высокой способностью к сохранению тепла. Поверх этой синтетической «кожи» исследователи разместили прозрачные полипропиленовые нити, которые, как и мех белого медведя, служат «путеводителем» для тепловой энергии света. По словам учёных, тесты показали, что такой искусственный мех удерживает тепло гораздо лучше хлопковых тканей, будучи намного легче. К примеру, куртка из данного материала оказалась на 30% легче хлопчатобумажной куртки. При этом предел комфортной температуры в «медвежьей» куртке был на 10 °C ниже, если в окружении было достаточно светло.
К слову, исследователи считают, что имитацию меха белого медведя можно использовать не только для верхней одежды, поскольку он работает в сочетании с любыми источниками света, а не только с солнцем. Вероятно, из этого материала можно будет производить любые предметы одежды для формирования индивидуального климата вокруг тела человека за счёт искусственного внутреннего освещения, тем самым понижая расходы ресурсов на обогрев помещений. Коммерциализацией разработки массачусетских учёных уже занимается компания Soliyarn, которая специализируется на производстве умных текстильных изделий.