శాస్త్రవేత్తలు ప్రకృతి స్ఫూర్తితో రూపొందించారు కార్బన్ ట్యూబ్ ఎయిర్‌జెల్ థర్మల్ ఇన్సులేటింగ్ మెటీరియల్ ధృవపు ఎలుగుబంటి జుట్టు యొక్క మైక్రోస్ట్రక్చర్ ఆధారంగా. ఈ తేలికైన, అత్యంత-సాగే మరియు మరింత సమర్థవంతమైన ఉష్ణ నిరోధకం శక్తి-సమర్థవంతమైన భవనం ఇన్సులేషన్ కోసం కొత్త మార్గాలను తెరుస్తుంది
ధ్రువ ఎలుగుబంటి శీతలమైన ఆర్కిటిక్ సర్కిల్‌లో చల్లని మరియు తేమతో కూడిన వాతావరణ పరిస్థితులలో వేడి నష్టాన్ని నిరోధించడానికి జుట్టు జంతువుకు సహాయపడుతుంది. ధృవపు ఎలుగుబంటి వెంట్రుకలు మానవ వెంట్రుకలు లేదా ఇతర వెంట్రుకల వలె కాకుండా సహజంగా బోలుగా ఉంటాయి క్షీరదాలు. ప్రతి హెయిర్ స్ట్రాండ్ దాని మధ్యలో ఒక పొడవైన, స్థూపాకార కోర్ని కలిగి ఉంటుంది. ఇది ధృవపు ఎలుగుబంటి వెంట్రుకలకు ప్రత్యేకమైన తెల్లటి కోటును ఇచ్చే కావిటీస్ యొక్క ఈ ఆకారం మరియు అంతరం. ఈ కావిటీస్ అసాధారణమైన ఉష్ణ-హోల్డింగ్, నీటి నిరోధకత, స్థితిస్థాపకత మొదలైన అనేక లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి, ఇవి వాటిని చాలా మంచి థర్మల్ ఇన్సులేటర్ మెటీరియల్‌గా చేస్తాయి. బోలు కేంద్రాలు వేడి కదలికను నియంత్రిస్తాయి, అయితే డిజైన్ వారీగా ప్రతి స్ట్రాండ్‌ను చాలా తేలికగా చేస్తుంది. అలాగే, ధృవపు ఎలుగుబంటి వెంట్రుకల యొక్క నాన్-వెట్బుల్ స్వభావం, జంతువులు సబ్-జీరో ఉష్ణోగ్రతలలో మరియు తేమతో కూడిన పరిస్థితులలో ఈత కొట్టేటప్పుడు వాటిని వెచ్చగా ఉంచుతుంది. ధృవపు ఎలుగుబంటి వెంట్రుకలు సహజంగా చేసే విధంగా వేడి నుండి సమర్థవంతమైన ఇన్సులేషన్‌ను అందించగల సింథటిక్ పదార్థాల రూపకల్పనకు చాలా మంచి మోడల్.
జూన్ 6న ప్రచురించబడిన కొత్త అధ్యయనంలో కెం, శాస్త్రవేత్తలు వ్యక్తిగత ధృవపు ఎలుగుబంటి వెంట్రుకల యొక్క మైక్రోస్ట్రక్చర్ నుండి ప్రేరణ పొంది మరియు అనుకరిస్తూ ఒక నవల ఇన్సులేటర్‌ను అభివృద్ధి చేశారు మరియు అందువల్ల దాని ప్రత్యేక లక్షణాలను పొందారు. వారు మిలియన్ల కొద్దీ సూపర్-ఎలాస్టిక్, లైట్ వెయిట్ హాలో-అవుట్ కార్బన్ ట్యూబ్‌లను రూపొందించారు, ఒక్కొక్కటి ఒక్కో హెయిర్ స్ట్రాండ్ పరిమాణంలో ఉంటాయి మరియు వీటిని ఎయిర్‌జెల్ బ్లాక్‌గా గాయపరిచారు. డిజైన్ ప్రక్రియ మొదట టెల్లూరియం (Te) నానోవైర్ల నుండి కేబుల్ హైడ్రోజెల్‌ను ఒక టెంప్లేట్‌గా కార్బన్ షెల్‌తో పూతతో తయారు చేయడంతో ప్రారంభమైంది. అప్పుడు వారు ఈ హైడ్రోజెల్ నుండి ఒక కార్బన్ ట్యూబ్ ఎయిర్‌జెల్ (CTA)ని ముందుగా ఆరబెట్టడం ద్వారా రూపొందించారు మరియు టె నానోవైర్‌లను తొలగించడానికి 900 °C వద్ద ఆర్గాన్ జడ వాతావరణంలో దానిని లెక్కించారు. ఈ ప్రత్యేకమైన డిజైన్ CTAని అద్భుతమైన థర్మల్ ఇన్సులేటర్‌గా చేస్తుంది మరియు ఇది 1434 mm/s వేగంతో పుంజుకోవడంతో ప్రకృతిలో సూపర్-ఎలాస్టిక్ చేస్తుంది. అన్ని సంప్రదాయ సాగే పదార్థాలతో పోలిస్తే ఇది అత్యంత వేగవంతమైనది. ధృవపు ఎలుగుబంటి జుట్టు కంటే ఇది మరింత సాగేదని రచయితలు అభిప్రాయపడుతున్నారు.
కార్బన్ గొట్టాల యొక్క బోలు నిర్మాణం కారణంగా, పదార్థం యొక్క అంతర్గత వ్యాసం గాలి యొక్క ఉచిత మార్గం కంటే తక్కువగా ఉండటం వలన పొడి గాలి కంటే తక్కువగా ఉండే అద్భుతమైన ఉష్ణ వాహకతను ప్రదర్శిస్తుంది. 3% సాపేక్ష ఆర్ద్రతతో గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద 56 నెలలు నిల్వ చేసిన తర్వాత పదార్థం దాని ఉష్ణ వాహకతను కొనసాగించడం ద్వారా దీర్ఘాయువును చూపింది. CTA 8 kg/m3 సాంద్రతతో తేలికైనది; అందుబాటులో ఉన్న మెజారిటీ థర్మల్ ఇన్సులేటర్ పదార్థాల కంటే తేలికైనది. ఇది తడిగా ఉండదు కాబట్టి నీటి ప్రభావం ఉండదు. అలాగే, CTA యొక్క యాంత్రిక నిర్మాణం వివిధ జాతుల వద్ద అనేక కుదింపు-విడుదల చక్రాల తర్వాత కూడా నిర్వహించబడుతుంది.
ప్రస్తుత అధ్యయనం కొత్త కార్బన్ ట్యూబ్ ఎయిర్‌జెల్‌ను వివరిస్తుంది - ఇది ధ్రువ-ఎలుగుబంటి వెంట్రుకల బోలు ట్యూబ్ డిజైన్ నుండి ప్రేరణ పొందింది - ఇది అద్భుతమైన థర్మల్ ఇన్సులేటర్‌గా పనిచేస్తుంది. అందుబాటులో ఉన్న ఇతర ఎయిర్‌జెల్ ఇన్సులేషన్ మెటీరియల్‌లతో పోలిస్తే, ఈ పోలార్-బేర్ ఇన్స్పైర్డ్ హాలో-ట్యూబ్ డిజైన్ బరువులో తేలికగా ఉంటుంది, వేడి ప్రవాహానికి ఎక్కువ నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది, వాటర్ ప్రూఫ్ మరియు దాని జీవితకాలంలో క్షీణించదు.
మెరుగైన మరియు మరింత సమర్థవంతమైన థర్మల్ ఇన్సులేషన్ వ్యవస్థలు ప్రాథమిక శక్తి వినియోగాన్ని ఆదా చేయడానికి వాగ్దానం చేస్తాయి. ఇప్పుడు తక్కువ సరఫరాలో ఉంది శక్తి ఖర్చులు పెరుగుతున్నాయి. యొక్క థర్మల్ ఇన్సులేషన్ మెరుగుపరచడం శక్తిని ఆదా చేసే మార్గాలలో ఒకటి భవనాలు. Aerogels ఇప్పటికే ఇటువంటి అనేక రకాల అప్లికేషన్‌ల కోసం గొప్ప వాగ్దానాన్ని చూపుతున్నాయి. ఈ అధ్యయనం భవనాలు, ఏరోస్పేస్ పరిశ్రమలో ముఖ్యంగా విపరీతమైన వాతావరణంలో అప్లికేషన్‌ల కోసం తక్కువ బరువు, సూపర్-ఎలాస్టిక్ మరియు థర్మల్లీ ఇన్సులేటింగ్‌తో కూడిన అధిక పనితీరు మెటీరియల్‌ని రూపొందించడానికి మార్గాలను తెరుస్తుంది. దాని విపరీతమైన సాగదీయగల సామర్థ్యం కారణంగా, దాని ఆకర్షణ వివిధ అనువర్తనాల కోసం మెరుగుపరచబడింది.
***
{ఉదహరించబడిన మూలం(ల) జాబితాలో దిగువ ఇవ్వబడిన DOI లింక్‌ను క్లిక్ చేయడం ద్వారా మీరు అసలు పరిశోధనా పత్రాన్ని చదవవచ్చు}
మూల (లు)
జాన్, హెచ్ మరియు ఇతరులు. 2019. బయోమిమెటిక్ కార్బన్ ట్యూబ్ ఎయిర్‌జెల్ సూపర్-ఎలాస్టిసిటీ మరియు థర్మల్ ఇన్సులేషన్‌ను ప్రారంభిస్తుంది. రసాయనం http://dx.doi.org/10.1016/j.chempr.2019.04.025
