上海
編輯丨王多魚(yú)
排版丨水成文
近日，來(lái)自浙江大學(xué)的一項(xiàng)研究登上了Cell Press 頭條。
該論文以：Hierarchical architecture sustains low-temperature toughness in polar bear hair 為題，于近日發(fā)表在了 Cell 新子刊Matter上 ， 浙江大學(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)院柏浩教授為論文通訊作者，Shao Ziyu為論文第一作者。
該研究表明，北極熊毛發(fā)作為一種天然纖維系統(tǒng)，即使在 -80°C 的低溫下仍能保持優(yōu)異的韌性，并進(jìn)一步揭示了分層結(jié)構(gòu)維持了北極熊毛發(fā)的低溫韌性。
聚合物在低溫下的脆性斷裂，嚴(yán)重限制了其在極端環(huán)境中的性能，因?yàn)榇藭r(shí)分子運(yùn)動(dòng)受到抑制，能量耗散路徑被凍結(jié)。
在這項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)研究表明，北極熊毛發(fā)——一種為適應(yīng)北極極寒條件下的生存而進(jìn)化的天然角蛋白纖維——即使在-80°C的低溫下仍能保持優(yōu)異的韌性（>100 MJ·m?3），超越了合成聚合物纖維的低溫脆性特征。力學(xué)測(cè)試與動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析顯示，從 20°C到 -80°C，北極熊毛發(fā)的拉伸應(yīng)變幾乎保持不變，并在 -70°C 以下仍存在持續(xù)的弛豫峰，表明了其分子運(yùn)動(dòng)能力持續(xù)存在。多尺度表征與原位小角 X 射線散射證實(shí)，這種異常韌性源于一種分層滑動(dòng)機(jī)制：α-螺旋束組裝成中間絲和宏觀原纖維，并在多尺度上發(fā)生摩擦滑動(dòng)。這種分層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了高效的能量耗散。
該研究的核心發(fā)現(xiàn)：
北極熊毛發(fā)在 -80°C 低溫下時(shí)仍保持極強(qiáng)的韌性；
北極熊毛發(fā)的分層角蛋白結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了多尺度的能量耗散；
這種多尺度纖維結(jié)構(gòu)為開(kāi)發(fā)耐寒材料提供了新途徑。
總的來(lái)說(shuō)，這些發(fā)現(xiàn)將北極熊毛發(fā)確立為在極端寒冷環(huán)境中具有內(nèi)在韌性的仿生纖維設(shè)計(jì)模型系統(tǒng)。
論文鏈接：
https://www.cell.com/matter/abstract/S2590-2385(26)00177-3
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