科學家發現北極熊皮毛上的油性塗層可以防止冰粘住，這要歸功於一種獨特的脂質混合物。這種天然防禦機制經過進化而不斷完善，可以為飛機和風力渦輪機除冰提供新的解決方案。

研究人員利用先進的化學模擬揭示了北極熊皮毛中的特定脂質可以減少冰的黏附。這些發現可能會帶來改變交通和能源領域防冰技術的革命性進展。

北極熊皮毛天生具有抗冰能力，科學家認為這種獨特的能力可以帶來更安全、更永續的方式來防止航空和再生能源等產業結冰。薩里大學的研究人員與國際團隊合作，發現了皮毛的油性塗層如何幫助防止冰粘住，即使在北極的極寒天氣中也是如此。

《科學進展》雜誌發表的一項研究表明，秘訣在於皮毛的皮脂，這是皮膚產生的天然油脂。這種皮脂含有一種特殊的脂質混合物，包括膽固醇和二醯甘油，可顯著減少冰的黏附。隨著氣候變遷增加了風力渦輪機和飛機機翼等關鍵基礎設施結冰的風險，這種天然防禦機制可能會激發新的防冰解決方案。

薩里大學的計算化學團隊在這項發現中發揮了關鍵作用，他們利用先進的量子化學模擬來分析毛皮的脂質如何與冰相互作用。

薩里大學化學與化學工程學院副教授Marco Sacchi 博士是這項研究的共同作者，他領導了該團隊：

“我們發現皮脂中的特定脂質，如膽固醇和二酰甘油，在冰上的吸附能非常低。這種弱相互作用可以防止冰粘附在毛皮上。”

實驗證實了這些理論發現，測量了毛皮天然油脂去除前後的冰黏附強度。研究人員發現，未經處理的北極熊毛皮的性能與體育和工業中使用的高性能氟碳塗層相當。然而，當清洗以去除皮脂時，冰黏附力比未清洗的樣本高出四倍。

這項研究也探討了毛皮的疏水性（防水性能），以及它如何延緩嚴酷的北極地區（氣溫降至零下40°C）的結冰時間。然而，僅憑這些特性還不足以解釋其卓越的防冰性能。

研究團隊利用氣相層析質譜儀(GC-MS)、液相層析-質譜(LC-MS/MS) 和核磁共振(NMR) 等技術，發現獨特的脂質混合物（特別是大量的膽固醇和二酰甘油）是這種能力的來源。

針對這一發現，Sacchi 博士評論道：「看到進化如何優化皮脂成分以避免冰粘附真是令人著迷。我們發現角鯊烯（其他海洋哺乳動物中常見的脂質）在北極熊皮毛中幾乎完全不存在。我們的計算機模擬顯示角鯊烯能牢牢粘附在冰上，而角鯊烯的缺失顯著增強了皮毛的防冰性能。」

這項研究由挪威極地研究所和卑爾根大學主導，都柏林聖三一學院、倫敦大學學院和丹麥國家博物館也參與其中。研究也強調了原住民對北極的了解的重要性，並在此基礎上進一步發展。因紐特人社區早已認識到北極熊皮毛的獨特屬性，並將其用於工具和服裝中。

Sacchi 博士補充說：“我們的研究結果凸顯了跨學科合作的力量。我們結合實驗證據、計算化學和北極土著人的見解，發現了一種令人著迷的自然防禦機制——它可以改變我們在從航空到可再生能源等各個領域對抗冰的方式。”

薩奇博士在薩里大學的計算團隊包括Neubi F. Xavier Jr. 博士和Adam Pestana Motala，他們進行了支撐研究結論的分子建模。

編譯自/ ScitechDaily