Neues Textil enthüllt die wärmespeichernden Geheimnisse des Eisbärenfells

Drei Ingenieure der University of Massachusetts Amherst haben einen Stoff erfunden, der die 80-jährige Suche nach einem synthetischen Textil nach dem Vorbild des Eisbärenfells abschließt. Die Ergebnisse, die kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht wurden ACS Angewandte Materialien und Grenzflächenwerden bereits zu kommerziell erhältlichen Produkten entwickelt.

Eisbären leben unter den rauesten Bedingungen der Erde und trotzen arktischen Temperaturen von bis zu -50 Fahrenheit. Während die Bären viele Anpassungen haben, die es ihnen ermöglichen, zu gedeihen, wenn die Temperatur sinkt, haben sich Wissenschaftler seit den 1940er Jahren auf eine besonders konzentriert: ihr Fell. Wie, hat die wissenschaftliche Gemeinschaft gefragt, hält das Fell eines Eisbären ihn warm?

Typischerweise denken wir, dass der Weg, um warm zu bleiben, darin besteht, uns vom Wetter zu isolieren. Aber es geht auch anders: Eine der wichtigsten Entdeckungen der letzten Jahrzehnte ist, dass viele Polartiere das Sonnenlicht aktiv nutzen, um ihre Temperatur zu halten, und das Fell von Eisbären ist ein bekanntes Beispiel dafür.

Wissenschaftler wissen seit Jahrzehnten, dass ein Teil des Geheimnisses der Bären ihr weißes Fell ist. Man könnte meinen, dass schwarzes Fell Wärme besser absorbieren würde, aber es stellt sich heraus, dass das Fell der Eisbären die Sonnenstrahlung äußerst effektiv auf die Haut der Bären überträgt.

„Aber das Fell ist nur die halbe Miete“, sagt die leitende Autorin der Studie, Trisha L. Andrew, außerordentliche Professorin für Chemie und Lehrbeauftragte für Chemieingenieurwesen an der UMass Amherst. „Die andere Hälfte ist die schwarze Haut der Eisbären.“

Wie Andrew es erklärt, ist Eisbärenfell im Wesentlichen eine natürliche Faseroptik, die das Sonnenlicht auf die Haut des Bären leitet, die das Licht absorbiert und den Bären erwärmt. Das Fell verhindert aber auch hervorragend, dass die nun aufgewärmte Haut all die mühsam erkämpfte Wärme abstrahlt. Wenn die Sonne scheint, ist es, als hätte man eine dicke Decke, die sich selbst erwärmt und diese Wärme dann neben der Haut einschließt.

Was Andrew und ihr Team getan haben, ist die Entwicklung eines zweilagigen Gewebes, dessen obere Schicht aus Fäden besteht, die wie das Fell eines Eisbären sichtbares Licht nach unten zur unteren Schicht leiten, die aus Nylon besteht und mit einem dunklen Material namens PEDOT beschichtet ist. PEDOT wärmt wie die Haut der Eisbären effizient.

So effizient, dass eine Jacke aus einem solchen Material 30 % leichter ist als die gleiche Jacke aus Baumwolle, aber auch bei Temperaturen, die 10 Grad Celsius kälter sind als die Baumwolljacke, angenehm hält, solange die Sonne scheint oder Ein Raum ist gut beleuchtet.

„Die Raumheizung verbraucht riesige Mengen an Energie, die hauptsächlich aus fossilen Brennstoffen stammt“, sagt Wesley Viola, der Hauptautor des Papiers, der seinen Ph.D. in Chemieingenieurwesen bei UMass und ist jetzt bei Andrews Startup Soliyarn, LLC.

„Während unser Textil an sonnigen Tagen als Oberbekleidung wirklich glänzt, arbeitet die Licht-Wärme-Einfangstruktur effizient genug, um sich vorzustellen, dass die vorhandene Innenbeleuchtung verwendet wird, um den Körper direkt zu erwärmen. Durch die Konzentration der Energieressourcen auf das ‚persönliche Klima‘ um den Körper könnte dieser Ansatz möglich sein viel nachhaltiger sein als der Status quo.“