生活在极地世界的北极熊是最不怕冷的动物之一，原因是北极熊自带一身最抗寒的“皮草”。用扫描电镜对单根北极熊毛径向断面和轴向断面进行观察，发现单根北极熊毛具有核壳结构，核层多孔，壳层质密，这种结构可以有效锁住空气，实现保温。

  受北极熊毛发隔热性能的启发，研究者使用丝素、壳聚糖溶液纺丝，结合定向冷冻冰模板技术，开发出具有中空层状泡沫结构、孔隙率约87%的隔热纤维并编织成织物。当纤维内径为20～30μm时，由于孔径与气体分子的平均自由程相同，因而可以更好地捕获空气。高孔隙率降低了纤维的热传导，并且微孔中捕获了空气，限制了纤维的热对流，很大程度上减少了人体的能量损失，起到保暖作用。

  北极熊毛除具有多孔的微观结构，其表面还具有一定的疏水性。有研究者同样采用丝素和壳聚糖溶液，经定向冷冻冰模板溶液纺丝法制备了一种超疏水多孔纤维并将其制成多孔织物，该织物具有多层次多孔结构，在空气和水环境中均具有优异的隔热能力。

  企鹅能够在寒冷的南极生存并一代代繁殖，除了自身脂肪的保暖作用外，它们的羽毛功不可没。研究发现，企鹅羽毛有多级结构，主要包括羽轴、羽枝、小羽枝、倒钩。企鹅羽毛表面粗糙且具有疏水憎冰性，多层级结构可有效捕捉空气，以实现更好的隔热效果。假设羽毛及其相关后羽均匀分布，使用标准理论模拟计算企鹅羽毛传热情况，结果表明，该理论预测导热系数为2.38 W/（m²·K），高于经验测量值1.93 W/（m²·K），企鹅的羽毛不发生对流，并且辐射热损失最小。通过对比企鹅羽毛和北极熊毛发现，企鹅羽毛的羽轴和羽枝内部也是多孔结构，这种多孔结构进一步提高了其保温隔热能力。

  为了使织物实现良好的隔热性能，一种方法是通过中空纤维捕获大量空气以增加热阻，另一种是模仿羽绒纤维的自然特性，开发具有特殊横截面形状的异形纤维织物。研究人员用熔融纺丝法制备了“C形”中空纤维，纺丝过程表明，出口膨胀是影响纤维结构的重要因素，可以通过降低温度、减小毛细管长度、提高剪切速率等方法降低出口膨胀效应。总的来说，织物的温控性能与其微观特征（如化学成分、细度、横截面形状、形态）、介观特征（如纱线性能）、宏观特征（如织物设计、结构、后整理工艺）等均相关。通过改变纺织品的结构参数，如纤维横截面形状、纤维细度、织物组织结构等方式，可以改变纺织品的隔热性。

更多内容，请关注本刊2022年第5期《仿生智能温控纤维及织物的研究进展》一文。