Τα μονωτικά υλικά που χρησιμοποιούνται στα σημερινά κτήρια θα ήταν αδύνατο να κρατήσουν ζεστή μια πολική αρκούδα. Νέα έρευνα δείχνει ότι το μυστικό της καλής μόνωσης πρέπει να κρύβεται στις τρίχες, οι οποίες ανακλούν θερμική ακτινοβολία πίσω προς το δέρμα και την εμποδίζουν έτσι να διαρρεύσει στο περιβάλλον.

Ερευνητές στο Βέλγιο και το Μαρόκο ήταν περίεργοι να μάθουν πώς η πολική αρκούδα, της οποίας η γούνα έχει πάχος μόλις 5 εκατοστά, μπορεί διατηρεί σταθερή τη θερμοκρασία της στους 37 βαθμούς Κελσίου, ακόμα και όταν το θερμόμετρο έξω δείχνει -40.

«Γιατί είναι η γούνα της πολικής αρκούδας τόσο πιο αποδοτική από ό,τι η μόνωση που έχουμε στα σπίτια μας;» διερωτάται η Πρισίλα Σίμονς του Πανεπιστημίου της Ναμύρ στο Βέλγιο, πρώτη συγγραφέας της δημοσίευσης στην επιθεώρηση Optics Express.

Όπως επισημαίνει, για να κρατήσει κανείς σταθερή τη θερμοκρασία ενός δωματίου στους 20 βαθμούς Κελσίου, όταν η εξωτερική θερμοκρασία είναι -5 βαθμοί, θα έπρεπε να χρησιμοποιήσει τουλάχιστον 60 εκατοστά υαλοβάμβακα ή πετροβάμβακα, δύο συνήθη μονωτικά υλικά.

Για να βρει την απάντηση, η ομάδα της Σίμονς εξέτασε τους δύο βασικούς τρόπους με τους οποίους μεταδίδεται η θερμότητα: την αγωγή θερμότητας, δηλαδή τη μεταφορά θερμότητας μέσω της άμεσης επαφής δύο σωμάτων, και την εκπομπή θερμότητας, δηλαδή την εκπομπή φωτός, κυρίως στην περιοχή της υπέρυθρης ακτινοβολίας.

Πολλοί θα υπέθεταν ότι η γούνα της αρκούδας είναι ζεστή επειδή παγιδεύει ένα στρώμα αέρας ανάμεσα στις τρίχες, το οποίο επιβραδύνει την αγωγή θερμότητας (ο αέρας δεν είναι καλός αγωγός της θερμότητας).

Όμως οι υπολογισμοί της ερευνητικής ομάδας έδειξαν ότι η μεταφορά θερμότητας ανάμεσα σε δύο σώματα που διαχωρίζονται από ένα στρώμα αέρα (όπως το σώμα της αρκούδας διαχωρίζεται από το περιβάλλον από τον αέρα που βρίσκεται παγιδευμένος στις τρίχες) κυριαρχείται από την εκπομπή θερμικής ακτινοβολίας, και όχι από την αγωγή θερμότητας,

Για να διερευνήσουν περαιτέρω το θέμα, οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα απλό υπολογιστικό μοντέλο, στο οποίο μια θερμή και μια ψυχρή περιοχή διαχωρίζονταν από κενό γεμάτο δομές που μιμούνταν τις τρίχες της γούνας.

Αντίθετα από ό,τι θα φανταζόταν κανείς, οι τρίχες της πολικής αρκούδας δεν είναι άσπρες αλλά διαφανείς, και μάλιστα κούφιες. Οι τρίχες απλώς φαίνονται άσπρες επειδή ανακλούν το φως, τόσο το ορατό όσο και το υπέρυθρο.

Οι προσομοιώσεις στον υπολογιστή έδειξαν ότι η σκέδαση του υπέρυθρου φωτός από υψηλά ανακλαστικέ τρίχες μειώνει δραστικά τη μεταφορά θερμότητας από τη θερμή στην ψυχρή περιοχή.

Τα αποτελέσματα της μελέτης οδηγούν στο συμπέρασμα ότι η συνεχής ανάκλαση των φωτονίων πάνω στις τρίχες, και τελικά πίσω προς το δέρμα του ζώου, είναι ο βασικός μηχανισμός λειτουργίας της γούνας της πολικής αρκούδας.

Όμως οι διάφανες τρίχες δεν προστατεύουν την πολική αρκούδα μόνο από το κρύο. Στο χιονισμένο περιβάλλον της Αρκτικής, είναι ταυτόχρονα η ιδανική λύση για καμουφλάζ.

Για τους ανθρώπους, πάλι, η τεχνολογία που εξέλιξε η πολικής αρκούδα θα μπορούσε να αξιοποιεί σε υπέρλεπτα μονωτικά υλικά, αποτελούμενμα από πολυάριθμα φύλλα ή «τρίχες» από ανακλαστικά μέταλλα, λένε οι ερευνητές.