Os ursos polares têm pêlos especiais com microestrutura porosa e superfície hidrofóbica, que os ajudam a manter-se aquecidos tanto no ar frio quanto na água. Devido à grande diferença na temperatura e no processo de transferência de calor dos ambientes aquáticos e terrestres, é bastante difícil para os materiais isolantes térmicos conhecidos manterem o isolamento ideal no ar e em água em simultâneo. Para resolver esse problema, [investigadores do College of Chemical and Biological Engineering da Zhejiang University (China) desenvolveram] um têxtil poroso superhidrofóbico que imita as excelentes propriedades de isolamento térmico dos pêlos do urso polar.
(...) Considerando apenas a convecção natural (...) o coeficiente de transferência de calor convectivo h é de cerca de 3∼20W m-2 K-1 no ar, mas aumenta para 100∼600W m-2 K-1 se em ambiente subaquático [17]. Portanto, ainda que a temperatura do ar seja muito mais baixa do que a temperatura da água na região ártica, a perda de calor por convecção em água pode ser dezenas de vezes maior do que no ar. (...) A maioria dos materiais isolantes depende do ar aprisionado na estrutura porosa para atingir o isolamento ideal [19-20]. Esses materiais perdem facilmente a capacidade de isolamento térmico quando o ar nos poros é substituído por água. (...) Por outro lado, os materiais mais comumente usados para proteção térmica subaquática são espumas de borracha, como o neopreno de célula fechada [14]. Eles funcionam em água através do ar ou outros gases encerrados nas células fechadas, exibindo uma condutividade térmica de cerca de 50∼200 mW ·m-2 K-1 [14-16].
(...) Devido à sua natureza hidrofóbica e porosa, [os pêlos do urso polar] apresentam uma excelente capacidade de isolamento térmico tanto no ar quanto em água, o que os ajuda a sobreviver na fria região ártica [24]. Seguindo a mesma estratégia, [os investigadores Ziyu Shao, Yujie Wang, e Hao Bai] confeccionaram um têxtil superhidrofóbico com fibras porosas obtidas através de uma técnica chamada freeze-spinning [25] seguida de um tratamento superficial superhidrofóbico. O têxtil resultante é capaz de capturar o ar na estrutura porosa multi-escala, proporcionando excelente capacidade de isolamento térmico tanto ao ar quanto em água. Com a versatilidade e escalabilidade da abordagem, [estes investigadores] acreditam que o estudo abre caminho para a engenharia bioinspirada de têxteis termorreguladores tanto em ar frio quanto em água [1], [26-28].
_____
Fonte: Ziyu Shao, Yujie Wang, Hao Bai, A superhydrophobic textile inspired by polar bear hair for both in air and underwater thermal insulation, Chemical Engineering Journal, 397 (2020) 125441.