Martin KindermannDie Eisbären-inspirierte Thermofaser
In der Welt der Textilien bahnt sich eine bemerkenswerte Neuerung an, die nicht nur für Polarforscher von Interesse sein dürfte. Inspiriert vom Fell der Eisbären, hat ein chinesisches Forschungsteam unter der Leitung von Mingrui Wu von der Zhejiang University in Hangzhou eine innovative Thermofaser entwickelt. Diese Faser zeichnet sich durch einen extremen Kälteschutz aus und könnte die Art und Weise, wie wir uns gegen Kälte schützen, grundlegend verändern.
Die Struktur der Thermofaser: Ein Vorbild in der Natur
Das Besondere an dieser Faser ist ihr Aufbau, der dem Haar der Eisbären nachempfunden ist. Sie besteht aus einem porösen Kern, umgeben von einer stabilen Hülle. Der poröse Kern fängt eine große Menge Luft ein und minimiert so den Wärmeverlust, während die Hülle der Struktur Stabilität verleiht. Dieses Design ermöglicht es der Faser, bei Temperaturen von minus 20 Grad Celsius eine Wärmeisolierung zu bieten, die vergleichbar ist mit dem Tragen von fünf dicken Daunenjacken.
Innovative Materialien und Techniken
Für den Kern der Faser verwendeten die Forscher ein sogenanntes Aerogel, ein hochporöser Feststoff, der sich ideal als Isolationsmaterial eignet. Das Problem der Zerbrechlichkeit und schlechten Verarbeitbarkeit von Aerogelen überwanden sie, indem sie die Aerogelfaser mit einem thermoplastischen Polyurethan umhüllten. Diese Kombination aus Materialien führt zu einer hohen Dehnbarkeit und Robustheit der Faser.
Die Herstellung der Faser erfolgte mittels Gefrierspinnen, einer Technik, bei der ein flüssiger Aerogelstrang durch einen kalten Kupferring geführt wird, um eine gerichtete Mikrostruktur zu erzeugen. Nach einer Gefriertrocknung bleibt die Struktur stabil.
Tests und Ergebnisse
Die Wissenschaftler unterzogen ihre neue Faser verschiedenen Tests. Sie stellten fest, dass die Faser eine Dehnung auf das Zehnfache ihrer Länge schadlos übersteht und auch nach 10.000 Zyklen der Dehnung auf die doppelte Länge keine Veränderung der Wärmeisolierung zeigt.
Bei Vergleichstests mit herkömmlichen Textilien zeigte sich, dass ein Sweatshirt aus den neuen Fasern bei minus 20 Grad Celsius eine äußere Temperatur von nur 3,5 Grad aufwies, verglichen mit höheren Temperaturen bei Baumwoll- und Woll-Sweatshirts sowie einer Daunenjacke.
Zusätzliche Vorteile und Ausblick
Ein weiterer Vorteil der neuen Fasern ist ihre Beständigkeit gegenüber Wasser. Sie verlieren auch nach dem Waschen nicht an Funktionsfähigkeit, ein häufiges Problem bei herkömmlichen Aerogelen. Zudem können die Fasern gefärbt werden, indem Farbstoffe in die Aerogellösung gemischt werden.
Trotz der beeindruckenden Eigenschaften der neuen Faser merken Experten wie Zhizhi Sheng und Xuetong Zhang vom Institute of Nano-Tech and Nano-Bionics in Suzhou an, dass das Faserspinnen derzeit noch zu langsam für einen industriellen Prozess ist. Jedoch könnte die gleichzeitige Weiterentwicklung von Materialien und Herstellungstechniken diese Fasern für vielfältige Anwendungen zugänglich machen.
Die Entwicklung der neuen Thermofaser stellt einen signifikanten Fortschritt in der Textiltechnologie dar und eröffnet spannende Möglichkeiten für die Zukunft der Kälteisolierung. Mit ihrer einzigartigen Kombination aus Wärmeisolierung, Dehnbarkeit und Wasserbeständigkeit könnten diese Fasern schon bald einen festen Platz in unserer alltäglichen Kleidung finden.
