Pour les ours polaires, l'isolation apportée par leur graisse, peau, et la fourrure est une question de survie dans l'Arctique glacial. Pour les ingénieurs, Les poils d'ours polaire sont un modèle de rêve pour les matériaux synthétiques qui pourraient emprisonner la chaleur aussi bien que la version naturelle. Maintenant, les scientifiques des matériaux en Chine ont développé un tel isolant, reproduire la structure des poils d'ours polaires individuels tout en évoluant vers un matériau composé de nombreux poils pour des applications réelles dans les secteurs de l'architecture et de l'aérospatiale. Leur travail paraît le 6 juin dans la revue Chimie .

"Les poils d'ours polaire ont été optimisés de manière évolutive pour aider à prévenir la perte de chaleur dans des conditions froides et humides, ce qui en fait un excellent modèle d'isolant thermique synthétique, " dit le co-auteur principal Shu-Hong Yu, professeur de chimie à l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC). "En fabriquant des tubes d'aérogel à partir de tubes de carbone, nous pouvons concevoir un matériau élastique et léger analogue qui retient la chaleur sans se dégrader sensiblement au cours de sa durée de vie."

Contrairement aux poils des humains ou d'autres mammifères, les poils d'ours polaire sont creux. Zoomé au microscope, chacun a une longue, noyau cylindrique perforé directement en son centre. Les formes et l'espacement de ces cavités sont connus depuis longtemps pour être responsables de leurs manteaux blancs distinctifs. Mais ils sont aussi la source d'une capacité de rétention de chaleur remarquable, résistance à l'eau, et l'extensibilité, toutes les propriétés souhaitables à imiter dans un isolant thermique.

"Les centres creux limitent le mouvement de la chaleur et rendent également les poils individuels légers, qui est l'un des avantages les plus remarquables de la science des matériaux, " dit Jian-Wei Liu, professeur agrégé à l'USTC. Pour émuler cette structure et la mettre à l'échelle à une taille pratique, l'équipe de recherche, également co-dirigée par Yong Ni, un professeur de génie mécanique à l'USTC a fabriqué des millions de tubes de carbone évidés, chacun équivaut à une seule mèche de cheveux, et enroulez-les dans un bloc d'aérogel en forme de spaghetti.

Par rapport à d'autres aérogels et composants d'isolation, ils ont découvert que la conception à tube creux inspirée des ours polaires était plus légère et plus résistante au flux de chaleur. Il était également peu affecté par l'eau, une caractéristique pratique à la fois pour garder les ours polaires au chaud lorsqu'ils nageaient et pour maintenir les performances d'isolation dans des conditions humides. En prime, le nouveau matériau était extraordinairement extensible, encore plus que les cheveux eux-mêmes, renforçant encore son applicabilité en ingénierie.

L'intensification du processus de fabrication pour construire des isolants à l'échelle du mètre plutôt que du centimètre sera le prochain défi pour les chercheurs, car ils visent des utilisations industrielles pertinentes. « Bien que notre matériau de tube de carbone ne puisse pas être facilement produit en masse pour le moment, nous prévoyons de surmonter ces limitations de taille alors que nous travaillons vers des applications aérospatiales extrêmes, " dit Yu.