Еще один секрет от белого медведя

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Белый медведь, или полярный, или северный медведь, обитающий в Арктике, оказался кладезем идей и технологий для материаловедов. Об одной мы уже рассказывали. Помните? Почему белый медведь не поскальзывается на льду? («Химия и жизнь» 2023 №2)

Оказалось, все дело в поверхности кожаных подушечек на его лапах. Она покрыта нанометровыми и миллиметровыми сосочками. В результате поверхность подушечек с таким рельефом становится такой шероховатой, что прекрасно сцепляется со льдом и снегом.

А вот еще один секрет. И связан он с простым вопросом — как мех белого медведя сохраняет тепло? Этим вопросом исследователи задаются давно. Ну что тут, казалось бы, непонятного. На то он и мех, чтобы согревать. Он же пушистый, он же хранит воздух между волосками. А воздух — отличный теплоизолятор.

Но у белого медведя, который обитает в условиях полярного севера, где средняя температура минус 34 градуса, все не так просто. Как же работает его мех в экстремальных условиях? И вот наконец ученые получили точный ответ на этот вопрос.

Многие полярные животные активно используют солнечный свет, чтобы поддерживать температуру тела, и мех белого медведя — отличный инструмент для этого дела. Волоски меха — это, по сути, натуральное оптическое волокно, которое отлично пропускает солнечный свет. Но мех — это только половина дела. Вторая половина — это кожа медведя, а она, оказывается, черная. Точнее, верхний слой кожи черный, потому что в нем много меланина. И в этом секрет.

Черная кожа прекрасно поглощает весь солнечный свет, прошедший через оптоволокно, оно же шерсть. В результате она разогревается. Но тепло не теряет, потому что шерсть не позволяет коже его терять. Можно сказать, что в полярных условиях животные используют особый механизм терморегуляции. А именно — оптические полимерные материалы, создающие «парниковый» эффект на теле.

Странно было бы, если бы этим секретом не воспользовались материаловеды. Тем более что поиск синтетического текстиля, созданного по образу и подобию меха белого медведя, длится уже 80 лет. И вот он успешно завершен. Инженеры Массачусетского университета создали соответствующую ткань.

Это двухслойная ткань. Верхний слой состоит из оптических полимерных волокон, которые, подобно меху белого медведя, направляют солнечный свет и концентрируют его на нижнем слое. Он сделан из нейлона и покрыт темным материалом под названием PEDOT. И вот эта двухслойная конструкция греет не хуже меха белого медведя.

Причем это сверхлегкая ткань. Если из нее сделать куртку и сравнить ее с такой же хлопчатобумажной, то окажется, что куртка из нового материала, во-первых, на 30% легче той же, что из хлопка. А во-вторых, в ней будет очень тепло — на 10 градусов теплее, чем температура окружающего воздуха.

Ткань работает, пока светит солнце или комната хорошо освещена, то есть при любом видимом свете. Да еще при весьма умеренном освещении — 130 ватт на метр квадратный. Поэтому, если нет газа для отопления, можно прекрасно согреваться в этой искусственной медвежьей шкуре. А точнее — в этой свето-теплоулавливающей сверхлегкой одежде. Хорошее решение для европейских стран, отказавшихся от российского газа.