北極熊毛皮的防冰奧秘：啟發未來科技的天然智慧

科學家們發現，北極熊毛皮上的油脂層能夠有效防止冰塊附著，這歸功於一種獨特的脂質混合物。這種經過演化精煉的天然防禦機制，可能為飛機和風力發電機的除冰技術帶來革命性的突破。

北極熊的毛皮天生具有抗冰特性，科學家認為這種獨特能力可以為航空和再生能源等行業提供更安全、更永續的防冰解決方案。薩裡大學的研究人員與國際團隊合作，揭示了毛皮油脂層如何在極寒的北極環境中防止冰塊附著。

發表於《科學進展》（Science Advances）的研究指出，關鍵在於毛皮的皮脂，這是一種由皮膚產生的天然油脂。皮脂中含有特定的脂質混合物，包括膽固醇和雙醯甘油，這些成分能顯著降低冰塊的附著力。隨著氣候變遷加劇，風力發電機和飛機機翼等關鍵基礎設施上的冰塊累積風險增加，這種天然防禦機制可能啟發新的防冰技術。

薩裡大學的計算化學團隊在研究中扮演了重要角色，他們利用先進的量子化學模擬技術，分析毛皮脂質與冰塊的相互作用。研究共同作者、薩裡大學化學與化學工程學院的副教授馬可·薩基博士表示：「我們發現皮脂中的特定脂質，如膽固醇和雙醯甘油，在冰塊上的吸附能量非常低。這種微弱的相互作用正是防止冰塊附著的原因。」

實驗證實了這些理論發現，研究人員測量了去除毛皮天然油脂前後的冰塊附著強度。結果顯示，未經處理的北極熊毛皮表現與高效能氟碳塗料相當。然而，當毛皮被清洗去除皮脂後，冰塊附著力增加了四倍。

研究還探討了毛皮的疏水性——即其防水特性，以及它如何在攝氏零下40度的嚴寒環境中延遲冰凍。然而，僅靠這些特性並不能解釋其卓越的抗冰效能。透過氣相層析質譜法（GC-MS）、液相層析質譜法（LC-MS/MS）和核磁共振（NMR）等技術，團隊發現，正是獨特的脂質混合物——尤其是豐富的膽固醇和雙醯甘油——賦予了這種能力。

薩基博士評論道：「看到演化如何最佳化皮脂的組成以避免冰塊附著，真是令人著迷。我們發現，其他海洋哺乳動物中常見的脂質角鯊烯在北極熊毛皮中幾乎不存在。我們的計算模擬顯示，角鯊烯會強烈附著於冰塊，而它的缺失顯著提升了毛皮的抗冰效能。」

這項研究由挪威極地研究所和卑爾根大學主導，並得到都柏林三一學院、倫敦大學學院和丹麥國家博物館的協助。研究還強調了北極原住民知識的重要性，並在此基礎上進行了深入探討。因紐特人長期以來就認識到北極熊毛皮的獨特特性，並將其用於工具和服飾中。

薩基博士補充道：「我們的研究成果凸顯了跨領域合作的力量。我們結合了實驗證據、計算化學和北極原住民的智慧，揭示了一種令人驚嘆的天然防禦機制——這可能徹底改變我們在航空和再生能源等領域對抗冰塊的方式。」

薩基博士的計算團隊包括內比·F·澤維爾博士和亞當·佩斯塔納·莫塔拉，他們負責進行分子建模，為研究結論提供了堅實的基礎。

進一步探索：北極熊的油脂秘密：如何抵禦極地冰凍

參考文獻：Julian Carolan等人，《北極熊毛皮的抗冰特性》，2025年1月29日，《科學進展》。DOI: 10.1126/sciadv.ads7321