Scientists have designed a nature-inspired carbono tube aerogel thermal insulating material based upon the microstructure of polar bear hair. This lightweight, highly-elastic and more efficient heat insulator opens up new avenues for energy-efficient building insulation
Oso polar hair helps the animal to prevent heat loss in cold and humid climatic conditions in the frigid Arctic circle. Polar bear hair is naturally hollow unlike human hair or other mamíferos. Each hair strand has a long, cylindrical core running through its center. It is this shape and spacing of the cavities which gives polar bear hair the distinct white coat. These cavities have multitude of properties like exceptional heat-holding, water resistance, elasticity etc. which makes them a very good thermal insulator material. The hollow centers restrict movement of heat while design-wise making every strand extremely lightweight. Also, the non-wettable nature of polar bear hair keeps the animal warm when they are swimming in sub-zero temperatures and also under humid conditions. Polar bear hair is thus a very good model for designing synthetic materials which can provide efficient insulation from heat just like polar bear hair does it naturally.
En un nuevo estudio publicado el 6 de junio en Chem, los científicos han desarrollado un novedoso aislante inspirándose en la microestructura de los pelos individuales de los osos polares e imitando, por lo tanto, adquiriendo todas sus propiedades únicas. Fabricaron millones de tubos de carbono ahuecados súper elásticos y livianos, cada uno del tamaño de una sola hebra de cabello y los enrollaron en un bloque de aerogel. El proceso de diseño comenzó con la fabricación de hidrogel de cable a partir de nanocables de telurio (Te) como plantilla que se recubre con una capa de carbono. Luego fabricaron un aerogel de tubo de carbono (CTA) a partir de este hidrogel secándolo primero y luego calcinándolo en una atmósfera inerte de argón a 900 ° C para eliminar los nanocables de Te. Este diseño único hace que CTA sea un excelente aislante térmico y también de naturaleza súper elástica, ya que rebota a una velocidad de 1434 mm / s. Este es el más rápido jamás comparado con todos los materiales elásticos convencionales. Los autores señalan que es incluso más elástico que el pelo de oso polar.
Debido a la estructura hueca de los tubos de carbono, el material exhibe una excelente conductividad térmica que es menor que la del aire seco debido a que el diámetro interno del material es menor que el de la trayectoria libre del aire. El material mostró longevidad al mantener su conductividad térmica después de ser almacenado durante 3 meses a temperatura ambiente con 56% de humedad relativa. El CTA es ligero con una densidad de 8 kg / m3; Más ligero que la mayoría de los materiales aislantes térmicos disponibles. No se ve afectado por el agua ya que no es humectable. Además, la estructura mecánica de la CTA se mantiene incluso después de numerosos ciclos de liberación de la compresión a diferentes tensiones.
El estudio actual describe un nuevo aerogel de tubo de carbono, inspirado en el diseño del tubo hueco del pelo de oso polar, que actúa como un excelente aislante térmico. En comparación con otros materiales de aislamiento de aerogel disponibles, este diseño de tubo hueco inspirado en un oso polar es liviano, más resistente al flujo de calor, a prueba de agua y no se degrada durante su vida útil.
Improved and more efficient thermal insulation systems hold promise for conserving primary energy consumption. Energía is now in short supply while energía costs are escalating. One of the ways to conserve energy is to improve thermal insulation of edificios. Los aerogeles ya son muy prometedores para una amplia variedad de aplicaciones de este tipo. Este estudio abre vías para diseñar material de alto rendimiento que sea liviano, superelástico y térmicamente aislante para aplicaciones en edificios, industria aeroespacial especialmente en ambientes extremos. Debido a su extrema capacidad de estiramiento, su atractivo se ve reforzado para diversas aplicaciones.
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{Puede leer el trabajo de investigación original haciendo clic en el enlace DOI que figura a continuación en la lista de fuentes citadas}
Fuentes)
Zhan, H y col. 2019. El aerogel de tubo de carbono biomimético permite la superelástica y el aislamiento térmico. Chem. http://dx.doi.org/10.1016/j.chempr.2019.04.025
