Ett team av kemiingenjörer och materialforskare vid Zhejiang University i Kina har utvecklat en ny typ av aerogelfiber som har visat sig vara varmare än dun när de vävs in i en tröja. I deras artikel publicerad i tidskriften Science , beskriver gruppen inspirationen till deras fibrer, hur de tillverkades och hur bra de fungerade när de testades i en kall miljö. Zhizhi Sheng och Xuetong Zhang, tillsammans med den kinesiska vetenskapsakademin, har publicerat ett perspektiv i samma tidskriftsnummer som beskriver lagets arbete med denna nya insats.

Aerogeler är typer av geler där vätskan ersätts med luft. De uppfanns på 1930-talet och har använts för en mängd olika applikationer, inklusive NASAs rymdfarkoster. På grund av deras positiva termiska egenskaper har materialforskare försökt göra fibrer med hjälp av dem som kan användas för att skapa varma textilier. Hittills har sådana försök oftast misslyckats på grund av bristande fuktgenomsläpplighet och styrka. I denna nya studie har forskargruppen i Kina hittat ett sätt att övervinna båda problemen.

Forskarnas arbete började som ett försök att efterlikna de termiska egenskaperna hos isbjörnspäls. De konstaterar att anledningen till att björnarna kan hålla sig varma i så kalla temperaturer är att hårstråna som utgör deras päls har både en porös kärna och ett tätt skal. För att återskapa sådana attribut skapade gruppen vad de beskriver som en inkapslad aerogelfiber genom att börja med en prekursor, som de snurrade när den frystes. Denna process ledde till en sol-gel-övergång. Materialet frystorkades sedan och belades med ett halvhårt skal.

Resultatet blev en tunn rund fiber som kunde tillverkas i önskade längder. Forskarna noterar att ingen efterbearbetning behövdes för att producera textilier, vilket tyder på att deras fibrer skulle kunna tillverkas billigare än de som används för närvarande.

Forskargruppen producerade sedan partier av sina fibrer i långa trådar som de använde för att väva en tröja. De testade sedan tröjans värme genom att utsätta den för temperaturer så låga som -20°C. De hävdar att tröjan visade ett termiskt skydd som var bättre än liknande tröjor gjorda av dun, ull eller bomull. De sträckte också ut tröjan 10 000 gånger och fann att den inte hade några skador. De noterar också att fibern kan sträckas, färgas och böjas.

Mer information: Mingrui Wu et al, Biomimetisk, stickbar aerogelfiber för värmeisoleringstextil, Science (2023). DOI:10.1126/science.adj8013

Zhizhi Sheng et al, Mimicking polar bear hairs in airgel fibers, Science (2023). DOI:10.1126/science.adm8388

Journalinformation: Vetenskap

© 2023 Science X Network