Les fibres à noyau de chambre captent la lumière du soleil, recueillent la chaleur et retiennent les deux pour garder l'ours polaire au chaud.
Introduction
Au nord du cercle polaire arctique, où les ours polaires errent, les températures peuvent chuter jusqu'à –58 °F (–50 °C) par temps venteux. Mais ces créatures massives sont à peine décontenancées par le froid. Ils errent sur la glace. Ils construisent des tanières dans la neige. Ils nagent, plongent et dorment sous les étoiles – ou sous le soleil de minuit. Une partie du secret réside dans leur régime riche en calories composé de graisse de phoque. Mais leur manteau de fourrure est tout aussi important.
La stratégie
Le pelage est composé de deux couches distinctes : une couche de sous-fourrure courte et dense à côté de la peau et une couche externe de poils de garde plus longs et plus grossiers.
Les poils de garde apparaissent blancs, mais sont en fait constitués d'un cylindre translucide diffusant la lumière entourant un noyau chambré. Cette structure sophistiquée absorbe non seulement la chaleur de l'environnement, mais empêche également la chaleur qui rayonne du corps de l'ours de s'échapper facilement dans l'air qui l'entoure.
Pour les ours polaires, les propriétés isolantes des sous-poils sont également complétées par les caractéristiques particulières des poils de garde. Ils sont translucides, permettant à l'énergie solaire de traverser et de réchauffer directement la peau, et ils ont des noyaux creux qui absorbent et retiennent la chaleur.
Lorsque la lumière du soleil frappe les cheveux, l'extérieur réfléchit une petite quantité dans l'environnement, donnant à l'ours un aspect blanc brillant. La plupart de la lumière, cependant, voyage à travers la gaine translucide, où elle frappe et est réfléchie par le noyau. Selon l'angle auquel la lumière frappe le noyau, elle rebondit dans le cheveu ou elle rebondit sur un autre cheveu, où le processus se répète.
Une partie de l'énergie lumineuse se transforme en chaleur au cours du processus. Une partie rebondit de plus en plus profondément dans le pelage de l'ours jusqu'à ce qu'elle soit finalement absorbée par la peau noire de l'ours, qui la retransmet sous forme de chaleur. La fourrure intérieure bien tassée retient la chaleur près de l'animal, aidant à le garder au chaud.
De nombreux animaux qui vivent dans des climats froids ont des cheveux avec un noyau creux. Dans les poils d'ours polaire, les chambres du noyau ajoutent une valeur isolante supplémentaire. Par conséquent, lorsque l'ours rencontre une augmentation de la température autour de lui, par exemple en entrant dans de l'eau à près de 32 ° F (0 ° C), le noyau à chambre peut absorber la chaleur supplémentaire et la retenir plus longtemps qu'un noyau creux. les cheveux pourraient.
Le potentiel
Les peuples autochtones du Grand Nord comptent depuis longtemps sur les vêtements en fourrure d'ours polaire pour se tenir au chaud. En plus d'utiliser la fourrure elle-même, nous pourrions nous inspirer de la structure intérieure unique des poils individuels pour concevoir des fibres synthétiques et des textiles pour les vêtements par temps froid qui retiennent mieux la chaleur que les classiques. D'autres applications liées à la température pourraient inclure l'augmentation de l'efficacité et de la flexibilité des capteurs solaires thermiques ; améliorer l'isolation des bâtiments pour le chauffage ou le refroidissement ; et concevoir des conteneurs pour maintenir les températures des aliments et des médicaments dans des plages sûres pendant le transport ou dans les zones où la réfrigération n'est pas disponible.
Si l'on considère plus généralement le concept de modification de la transmission du rayonnement électromagnétique, d'autres adaptations des concepts pourraient inclure l'amélioration des performances solaires photovoltaïques, la personnalisation de l'éclairage des serres pour optimiser la croissance des plantes ; et fournir un éclairage intelligent pour les maisons.
