浙江 24 小時 - 錢江晚報記者 章咪佳 通訊員 王平
中國新年初五，一隻身披北極熊馬甲的小兔子，在材料科學領域的國際領先學術雜志《先進材料》上亮相，馬上獲得《自然》、《新科學傢》等多本雜志的報道。
穿 " 北極熊馬甲 " 的兔子（身長 10~20 厘米） 崔瀅 攝
這件馬甲，是浙江大學化學工程與生物工程學院柏浩教授團隊的最新科研成果——它模仿北極熊毛發結構，是一種有序多孔的高效隔熱保溫織物；同時，披上這種 " 戰袍 " 的生物體，能在紅外線成像設備中實現熱隱身。
北極熊，香蕉熊
柏浩的創意，是從北極熊的紀錄片裡得來的：
生活在北極的北極熊，靠穿著一身 " 貂 "，與極寒抵抗。
其實，北極熊與棕熊是同門，有共同的祖先，而它實際是一隻 " 香蕉熊 " ——純白色，隻是熊毛的顏色，熊毛下遍佈全身的皮其實是黑色的。
完全罩住北極熊的稠密白毛，能高效地將熊身上的熱量與戶外的冰天雪地隔離開來，奧秘在於每一根北極熊毛的微小結構。
錢報記者在柏浩的實驗室，親手摸到瞭北極熊的毛。每一根直徑 100 微米的（1 毫米 =1000 微米）北極熊毛，手感近似人類發質粗密的頭發。
如果剖開一根北極熊毛的橫截面，在電子顯微鏡下，它呈現出來的是一個微型建築物：
顯微鏡下的北極熊毛（左）和浙大的仿生有序多孔纖維（右） 崔瀅 攝
北極熊的毛相當於一根管道，裡面充滿瞭多個孔洞。這種結構對光線裡面的紅外線，有非常好的反射作用。同時，在寒冷的天氣裡面，它能夠封存住大量的空氣，高效地儲存熱量。
保暖衣，隱身衣
如果我們能夠制作出北極熊毛類似的仿生材料，那麼人類也將具備極限環境中的抗寒能力。
柏浩課題組研發出一種冷凍紡絲技術。他們將蠶絲溶解於水中，制成含水量達 95% 的紡絲溶液；再用註射器將紡絲溶液慢慢擠入冷凍裝置，形成直徑約為 200 微米的單絲纖維；最後通過冷凍幹燥令纖維中的冰晶升華留下眾多有序的片層孔。
這種有序多孔纖維材料，和北極熊的毛一樣，具有大量大小均勻的空洞，能夠隔絕外部的冷空氣。
課題組制作瞭一根長絲，截成多段後，由柏浩課題組的碩士生崔瀅，給身長 20 厘米的小兔子，織瞭一件平針馬甲。
這就是小兔子最後的造型。
實驗顯示，在 -10 ℃到 40 ℃的環境中，紅外相機幾乎觀測不到被仿生織物覆蓋的生物體的熱量，成功實現 " 隱身 "。
小兔子沒穿馬甲、穿實驗服、穿 " 浙大北極熊馬甲 " 後，在紅外線相機下的成像比對。披瞭北極熊皮的兔子，幾乎觀測不到被仿生織物覆蓋的生物體的熱量，成功實現 " 隱身 "。來源《先進材料》
這項實驗提示瞭新型材料的一種潛在用途——隱身衣。在《007》系列電影中，黑夜中的邦德，也沒有設備能夠避開熱感應的監測。如果有一件隔熱的北極熊馬甲，在沒有光線的情況下，人可以做到完全隱身。
和鵝比，北極熊衣才是真正的極寒戰袍
昨天錢報編輯部的同事圍觀瞭這件馬甲，提出一個問題。拼保暖，這群找人代購 " 加拿大鵝 "（Canada Goose，國際著名羽絨衣品牌，以時尚和保暖著稱 ）的女子們問我：
" 跟‘鵝’比，科學傢的‘北極熊’怎麼樣？"
" 首先，從生產角度講，這種人造材料的制備肯定比飼養鵝要方便、廉價，而且想要織多少就能織多少。" 柏浩說，兔子的馬甲，原料就是兩個蠶繭，物料成本人民幣 5 毛錢不到。
" 加拿大鵝 " 是加拿大原產羽絨衣，鵝有限，產量有控制。這個牌子被華人炒熱後，男人女人都要買小號 " 鵝 "，哪裡那麼多鵝給你們充衣服啦。
因為這種材料 95% 是空氣，大部分是空氣，蠶絲隻占到 5%。" 浙大北極熊 " 價格相當誘人。
柏浩團隊計算瞭一下，如果按照保暖一的織物是由單絲直徑 1 毫米的纖維來織的話，成本大概是 3 分錢 / 米。織 1 平米需要 2000 米纖維，相當於用 1 毫米粗的毛線織一件毛衣差不多的量，成本價格大約是 40~60 元。
兔子穿的 " 北極熊馬甲 " 的一部分 崔瀅 攝 來源《先進材料》
" 比保暖系數，我沒有研究過羽絨衣的情況，但是可以給你一個科學上的參數比對。" 柏浩告訴記者，靜止空氣的導熱率是 26（導熱率越高，熱量傳遞得越快）。
天然的北極熊毛，導熱率是 27 左右，已經非常接近靜止空氣的導熱率。
柏浩團隊制備的仿生纖維，導熱率最低隻有 19。
" 而且人造的材料，可以添加更多人類所需的功能。" 柏浩課題組還將碳納米管加入這種仿生纖維，制造出電加熱織物。
" 在 5 伏的電壓下，電加熱織物的溫度可以在一分鐘內從 24 ℃升高至 36 ℃。這種多功能可穿戴織物既可以實現被動隔熱，也可以實現主動生熱。"
論文的其他作者還有龔華鑫（本科生）、王玉潔（碩士生）、李德文（博士生），該項研究得到瞭國傢自然科學基金和國傢 " 青年千人 " 計劃的資助。
