Scientists have designed a nature-inspired کاربن tube aerogel thermal insulating material based upon the microstructure of polar bear hair. This lightweight, highly-elastic and more efficient heat insulator opens up new avenues for energy-efficient building insulation
قطبی ریچھ hair helps the animal to prevent heat loss in cold and humid climatic conditions in the frigid Arctic circle. Polar bear hair is naturally hollow unlike human hair or other ماملیوں. Each hair strand has a long, cylindrical core running through its center. It is this shape and spacing of the cavities which gives polar bear hair the distinct white coat. These cavities have multitude of properties like exceptional heat-holding, water resistance, elasticity etc. which makes them a very good thermal insulator material. The hollow centers restrict movement of heat while design-wise making every strand extremely lightweight. Also, the non-wettable nature of polar bear hair keeps the animal warm when they are swimming in sub-zero temperatures and also under humid conditions. Polar bear hair is thus a very good model for designing synthetic materials which can provide efficient insulation from heat just like polar bear hair does it naturally.
6 جون کو شائع ہونے والی ایک نئی تحقیق میں انگریزی، سائنسدانوں نے قطبی ریچھ کے انفرادی بالوں کے مائیکرو اسٹرکچر سے متاثر ہوکر اور اس کی نقل کرتے ہوئے ایک نیا انسولیٹر تیار کیا ہے اور اس وجہ سے اس کی تمام منفرد خصوصیات حاصل کی ہیں۔ انہوں نے لاکھوں انتہائی لچکدار، ہلکے وزن میں کھوکھلی ہوئی کاربن ٹیوبیں بنائیں، جن میں سے ہر ایک ہیئر اسٹرینڈ کا سائز ہے اور ان کو ایک ایرجیل بلاک میں زخمی کر دیا۔ ڈیزائن کا عمل سب سے پہلے ٹیلوریم (ٹی) نانوائرز سے کیبل ہائیڈروجیل بنانے کے ساتھ ایک ٹیمپلیٹ کے طور پر شروع ہوا جسے کاربن شیل کے ساتھ لیپت کیا گیا تھا۔ پھر انہوں نے اس ہائیڈروجیل سے ایک کاربن ٹیوب ایرجیل (CTA) بنا کر پہلے اسے خشک کیا اور پھر ٹی نانوائرز کو ہٹانے کے لیے اسے 900 °C پر ایک آرگن انرٹ ماحول میں کیلسینیٹ کیا۔ یہ منفرد ڈیزائن CTA کو ایک بہترین تھرمل انسولیٹر بناتا ہے اور فطرت میں انتہائی لچکدار بھی ہے کیونکہ یہ 1434 mm/s کی رفتار سے ریباؤنڈ ہوتا ہے۔ یہ تمام روایتی لچکدار مواد کے مقابلے میں اب تک کی سب سے تیز رفتار ہے۔ مصنفین بتاتے ہیں کہ یہ قطبی ریچھ کے بالوں سے بھی زیادہ لچکدار ہے۔
کاربن ٹیوبوں کی کھوکھلی ساخت کی وجہ سے، مواد بہترین تھرمل چالکتا کی نمائش کرتا ہے جو خشک ہوا سے کم ہے کیونکہ مواد کا اندرونی قطر ہوا کے آزاد راستے سے کم ہے۔ مواد نے 3% رشتہ دار نمی کے ساتھ کمرے کے درجہ حرارت پر 56 ماہ تک ذخیرہ کرنے کے بعد اپنی تھرمل چالکتا کو برقرار رکھ کر لمبی عمر دکھائی۔ CTA 8 kg/m3 کی کثافت کے ساتھ ہلکا پھلکا ہے۔ دستیاب تھرمل انسولیٹر مواد کی اکثریت سے ہلکا۔ یہ پانی سے متاثر نہیں ہوتا ہے کیونکہ یہ گیلا نہیں ہوتا ہے۔ نیز، سی ٹی اے کا مکینیکل ڈھانچہ مختلف تناؤ پر متعدد کمپریس ریلیز سائیکلوں کے بعد بھی برقرار رہتا ہے۔
موجودہ مطالعہ ایک نئے کاربن ٹیوب ایرجیل کی وضاحت کرتا ہے – جو قطبی ریچھ کے بالوں کے کھوکھلے ٹیوب ڈیزائن سے متاثر ہے – جو ایک بہترین تھرمل انسولیٹر کے طور پر کام کرتا ہے۔ دستیاب دیگر ایرجیل موصلیت کے مواد کے مقابلے میں، یہ قطبی ریچھ سے متاثر ہولو ٹیوب ڈیزائن وزن میں ہلکا ہے، گرمی کے بہاؤ کے لیے زیادہ مزاحم ہے، واٹر پروف ہے اور اپنی زندگی میں انحطاط نہیں کرتا ہے۔
Improved and more efficient thermal insulation systems hold promise for conserving primary energy consumption. توانائی is now in short supply while توانائی costs are escalating. One of the ways to conserve energy is to improve thermal insulation of عمارتوں کی تعمیر. Aerogels پہلے سے ہی اس طرح کے ایپلی کیشنز کی وسیع اقسام کے لئے بہت اچھا وعدہ دکھا رہے ہیں. یہ مطالعہ اعلی کارکردگی والے مواد کو ڈیزائن کرنے کے راستے کھولتا ہے جو ہلکا وزن، انتہائی لچکدار اور عمارتوں، ایرو اسپیس انڈسٹری میں استعمال ہونے والے ایپلی کیشنز کے لیے خاص طور پر انتہائی ماحول میں حرارتی طور پر موصلیت بخش ہے۔ اس کی انتہائی کھینچنے کی صلاحیت کی وجہ سے، مختلف ایپلی کیشنز کے لیے اس کی اپیل کو بڑھایا جاتا ہے۔
***
{آپ اصل تحقیقی مقالے کو ذیل میں دیے گئے DOI لنک پر کلک کر کے پڑھ سکتے ہیں جو حوالہ دیئے گئے ماخذ کی فہرست میں ہے}
ذرائع)
Zhan، H et al. 2019. بایومیمیٹک کاربن ٹیوب ایرجیل انتہائی لچکدار اور تھرمل موصلیت کو قابل بناتا ہے۔ کیم http://dx.doi.org/10.1016/j.chempr.2019.04.025
