工作人員展示“降溫背心”。新華社記者 王曦?cái)z
眼下，我國(guó)多地氣溫“爆表”。熱浪滾滾，人們對(duì)于防暑降溫的需求愈發(fā)迫切?？茖W(xué)快速發(fā)展，新材料層出不窮，新技術(shù)不斷落地，一些可穿戴設(shè)備正在悄然改變?nèi)藗儜?yīng)對(duì)高溫的方式。
超材料織物、“降溫背心”……這些“黑科技”降溫裝備以別出心裁的設(shè)計(jì)、令人驚嘆的效果為人們帶來(lái)全新的防暑降溫體驗(yàn)，讓我們可以免受酷暑煎熬，輕松享受夏日生活。
超材料織物：
太陽(yáng)輻射反射率92.4%
找到合適的織物面料，將其制成衣物幫助人們降溫，是科學(xué)家長(zhǎng)久以來(lái)的追求。
華中科技大學(xué)教授陶光明團(tuán)隊(duì)以及浙江大學(xué)研究員馬耀光團(tuán)隊(duì)聯(lián)合多家科研單位進(jìn)行創(chuàng)新，研制出無(wú)源制冷光學(xué)超材料織物。
人體散熱過(guò)程，是將熱量從皮下組織傳導(dǎo)到皮膚，再透過(guò)衣物向周圍環(huán)境散發(fā)。通過(guò)衣物進(jìn)行人體熱量管理，是較高效、便捷的辦法。目前，基于熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流原理設(shè)計(jì)的衣物能夠降低體表溫度，但效率較低。
超材料織物由可生物降解的聚乳酸纖維與二氧化鈦復(fù)合后形成的二氧化鈦-聚乳酸納米粒子組成，具有獨(dú)特的光學(xué)特性。同時(shí)，研究人員在織物表面覆壓防水透氣的聚四氟乙烯薄膜，使其制作的衣服穿起來(lái)更舒適。
測(cè)試結(jié)果顯示，這種超材料織物的太陽(yáng)輻射反射率高達(dá)92.4%。它能夠?qū)⑻?yáng)光譜分解，可全面阻擋紫外線。
陶光明說(shuō)，把用無(wú)源制冷光學(xué)超材料織物制成的衣服穿在身上，就像背著一面鏡子。
為了進(jìn)一步驗(yàn)證其效果，研究人員進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，讓一名實(shí)驗(yàn)者穿著一半是棉一半是無(wú)源制冷光學(xué)超材料織物制成的背心，在太陽(yáng)下暴曬。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，兩種材料覆蓋區(qū)域的溫差達(dá)到3.4攝氏度。
除提供涼爽的穿著體驗(yàn)，無(wú)源制冷光學(xué)超材料織物還有其他優(yōu)勢(shì)。這種超材料織物的纖維韌性強(qiáng)，足以承受縫紉機(jī)的加工，可以在其表面進(jìn)行圖案印染。與普通材料相比，用這種超材料織物制作衣物的成本僅較普通衣物高10%。
“降溫背心”：
內(nèi)芯相變材料送清涼
炎炎夏日，稍一活動(dòng)便汗流浹背。“空調(diào)背心”以其獨(dú)特的設(shè)計(jì)和功能，為高溫環(huán)境下工作的人員帶來(lái)舒適體驗(yàn)。
“空調(diào)背心”主要由3個(gè)部分組成：一個(gè)內(nèi)置冷卻液的背心、一個(gè)圓柱形的制冷單元以及一個(gè)電源。
中國(guó)航天科工集團(tuán)有限公司研究人員張行周介紹，“空調(diào)背心”的制冷單元本質(zhì)上是一個(gè)小型制冷機(jī)，它通過(guò)背心中的冷卻液吸收人體熱量，然后將吸收了熱量的冷卻液輸送到制冷單元中冷卻。冷卻后的液體再次循環(huán)回到背心，為使用者送去涼爽，同時(shí)將熱量排到外部環(huán)境中。
“空調(diào)背心”采用先進(jìn)的壓縮機(jī)變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)，讓使用者能夠通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)鈕調(diào)節(jié)背心溫度，調(diào)節(jié)范圍從18攝氏度到25攝氏度。一名體驗(yàn)者在室外37攝氏度的高溫下穿上這款背心后，體表溫度可以降至約30攝氏度。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中，研發(fā)團(tuán)隊(duì)曾嘗試將降溫載體設(shè)計(jì)成帽子、短褲等，但最終發(fā)現(xiàn)背心的適用性最廣。
張行周介紹，為了滿足特殊行業(yè)工作者的需求，研發(fā)團(tuán)隊(duì)特別考慮了“空調(diào)背心”的便攜性，對(duì)其進(jìn)行輕量化處理。制冷單元重量與4瓶礦泉水相當(dāng)，背心和電源的重量各為0.5千克，讓用戶穿起來(lái)感覺(jué)更輕便。
同時(shí)，一些用戶從事體力勞動(dòng)，需要肩扛重物，不希望設(shè)備占用肩膀的空間。因此，研發(fā)團(tuán)隊(duì)只在“空調(diào)背心”的前胸和后背安裝了冷卻劑，給肩膀留出自由活動(dòng)的空間。
即便“空調(diào)背心”研發(fā)人員挖空心思，但隨身攜帶電源，難免會(huì)使用戶行動(dòng)不便。而采用相變材料制成的“降溫背心”則更勝一籌。
相變材料作為一種新型恒溫材料，具有存儲(chǔ)和釋放熱量的功能，能夠根據(jù)環(huán)境溫度變化在服裝周圍形成相對(duì)恒定的微氣候。人們將相變材料的內(nèi)芯加在背心里，就相當(dāng)于隨身攜帶了一個(gè)空調(diào)。它可以根據(jù)氣溫變化，釋放或儲(chǔ)存熱量，使人體溫度保持在涼爽舒適的范圍內(nèi)。
用戶使用這種“降溫背心”時(shí)，只需把內(nèi)芯提前半小時(shí)放入冰箱，它就可以在30多攝氏度的戶外持續(xù)提供2個(gè)小時(shí)的清涼。相變材料降溫的優(yōu)勢(shì)明顯，它不會(huì)產(chǎn)生冷凝水，且環(huán)保無(wú)污染，可以溫和地降低人體溫度。
便攜式溫度調(diào)節(jié)器：
利用珀耳帖效應(yīng)降溫
日本某公司研發(fā)出的可拆卸便攜式溫度調(diào)節(jié)器，雖然個(gè)頭僅有鼠標(biāo)大小，但卻擁有獨(dú)特功能。它基于珀耳帖效應(yīng)，結(jié)合熱設(shè)計(jì)技術(shù)，被貼身放置時(shí)能夠悄無(wú)聲息地調(diào)節(jié)體感溫度。
珀耳帖效應(yīng)是指電流在通過(guò)不同導(dǎo)體時(shí)，會(huì)在接觸點(diǎn)產(chǎn)生吸熱或者放熱效應(yīng)。研發(fā)人員利用這一原理，使便攜式溫度調(diào)節(jié)器能夠顯著降低或提升體感溫度。數(shù)據(jù)顯示，便攜式溫度調(diào)節(jié)器可以使體感溫度下降13攝氏度或上升8.3攝氏度。這意味著，無(wú)論是炎炎夏日還是寒冷冬日，它都能夠提供相對(duì)適宜的溫度。
為了確保穿戴的舒適性和隱蔽性，研發(fā)人員還對(duì)便攜式溫度調(diào)節(jié)器進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)，其尺寸小于一部5英寸的手機(jī)，厚度僅20毫米，重量輕至85克，可以輕松隱藏在正裝或休閑裝下。除此之外，該公司還專門推出了一款特制T恤，其背后有口袋，方便放置便攜式溫度調(diào)節(jié)器。
不僅如此，用戶可以通過(guò)藍(lán)牙將便攜式溫度調(diào)節(jié)器與智能手機(jī)連接，通過(guò)手機(jī)應(yīng)用程序調(diào)節(jié)它的溫度和風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)加熱與冷卻的自如切換。用戶還可以設(shè)置設(shè)備的關(guān)機(jī)時(shí)間，以滿足不同的使用場(chǎng)景需求。目前，便攜式溫度調(diào)節(jié)器可以持續(xù)工作90分鐘，充電時(shí)間約為2小時(shí)。在待機(jī)狀態(tài)下，電池續(xù)航能力可以達(dá)到24小時(shí)。（都 芃）
（責(zé)任編輯：蔡文斌）
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