北极熊需要一切帮助才能在严寒的北极环境中生存。它们最大的生存秘诀之一似乎是油腻的毛发。它们皮毛上的皮脂——或者说毛发油脂——使得冰很难附着。这些发现详细发表在1月29日出版的《科学进展》杂志上，可能有助于化学家和工程师开发出用于更耐用织物、滑雪板、单板滑雪板等的新型防冰涂层。
以极地动物为灵感
北极熊皮毛下有一层厚厚的脂肪，有助于锁住其体内的热量。据国际北极熊组织称，这些层使得它们非常保暖，以至于成年雄性在奔跑时会迅速过热。尽管北极熊几乎所有时间都在冰冷的寒水里或附近度过，冰雪也不会在它们身上积聚。
“生活在极地栖息地的动物已成为开发新型防冰材料的灵感来源，”都柏林圣三一学院的化学家、该研究的合著者理查德·霍布斯在一份声明中表示。
为了更深入地了解其原理，研究团队采集了六只野生北极熊的毛发。他们测量了冰的附着强度，以了解冰能多好地粘附在皮毛上。接下来，他们研究了疏水性——这个过程决定了水在结冰前能否脱落。最后，他们分析了结冰延迟时间，即一滴水在特定表面上以特定温度结冰所需的时间。然后，他们将北极熊毛发的性能与人发和两种人造滑雪板防滑带进行了比较。
“当毛发被清洗后，我们发现冰的附着强度受到很大影响，因此皮脂很快就被认为是产生这种防冰效果的关键成分，”圣三一学院的研究合著者兼博士生朱利安·卡罗兰在一份声明中表示。
“未清洗的油腻毛发使冰很难附着。相比之下，当北极熊毛发被清洗掉大部分油脂后，它的表现与人发相似，无论是清洗过还是油腻的人发，冰都容易附着。”
一种奇妙的混合物
在确定毛发油脂是防止北极熊皮毛结冰的关键成分后，他们对皮脂进行了详细的化学分析。他们首先确定了关键成分——胆固醇、甘油二酯和脂肪酸。正是这种混合物使得冰很难附着在皮毛上。
然而，研究团队惊讶地发现，一种名为角鲨烯的脂肪代谢物缺失。角鲨烯存在于人发和包括海獭在内的水生哺乳动物中——海獭并不生活在冰冷的环境中，但仍需要保暖的皮毛。据推测，北极熊毛发中角鲨烯的缺失对于防冰效果至关重要。
这也为其他生活在极地环境中的动物如何适应以防止皮毛和羽毛结冰提供了见解。例如，巴布亚企鹅羽毛的结构能够排斥冰雪，而无需北极熊使用的脂肪油脂。
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作为捕猎工具的油脂
这种油脂也有助于解释更多关于北极熊和因纽特原住民的捕猎策略。北极熊采用“静止捕猎”，即它们一动不动地躺在冰上的呼吸孔旁边，等待海豹浮出水面。
“静止捕猎常常演变为‘水下追踪’，北极熊利用其后爪滑入水中追逐猎物，冰附着力越低，产生的噪音就越小，滑行也越快越安静，”该研究的合著者、挪威卑尔根大学的实验物理学家博迪尔·霍尔斯特
因纽特人也会采取巧妙的措施来模仿北极熊的静止捕猎。他们传统的毛皮处理方法也能保护皮脂。
“因纽特人的猎凳有时会在脚部铺上北极熊皮毛，以避免在冰上移动时发出噪音，同时人们有时还会穿‘北极熊裤’，确保与冰接触的整个区域都覆盖着低冰附着力的北极熊皮毛，以实现最佳的降噪效果，”霍尔斯特说。
除了更多地了解这些适应大师，它还可以帮助我们开发出新型更安全的防冰材料。
“我们预计，这些由北极熊产生的天然脂质涂层将帮助我们开发出新型、更可持续的防冰涂层，这些涂层可能会替代目前用作防冰涂层的有问题的‘永久化学品’，例如PFAS，”霍布斯说。
