穿上它做的背心，50℃高温下也能保持清凉！还可用于汽车降温！-新闻中心-平台-全球领先人工智能嵌入式开发平台

【导语】随着全球极端高温事件的频发，户外工作者及活动人群面临严峻的热威胁。传统降温方法如泼水降温虽有效，但持续时间短且不适感明显。中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所的研究团队，联合香港中文大学专家，基于水蒸发降温原理，创新研发出一种可穿戴水凝胶材料。该材料轻质、干爽、强韧，能在极端高温下实现持久高效的蒸发冷却，为户外工作者及多种场景提供理想的热防护解决方案。未来，这种新型水凝胶材料有望广泛应用于个人防护、空间冷却等多个领域，让高温环境不再可怕。

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作者：王锦、胡雪妍（中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所）

监制：中国科普博览(lǎn)

近(jìn)年(nián)来(lái)，全球(qiú)极(jí)端(duān)天(tiān)气(qì)频(pín)发(fā)，高(gāo)温(wēn)酷(kù)暑(shǔ)成(chéng)为(wèi)日(rì)益(yì)严(yán)峻(jùn)的(de)挑(tiāo)战(zhàn)。去(qù)年(nián)（2024年(nián)）夏(xià)天(tiān)，全国(guó)有(yǒu)20%以(yǐ)上(shàng)的(de)县(xiàn)市(shì)出(chū)现(xiàn)40℃及(jí)以(yǐ)上(shàng)高(gāo)温(wēn)。全国(guó)有(yǒu)96个(gè)国(guó)家(jiā)级(jí)气(qì)象(xiàng)站(zhàn)日(rì)最(zuì)高(gāo)气(qì)温(wēn)达(dá)到(dào)或(huò)突(tū)破(pò)历(lì)史(shǐ)极(jí)值(zhí)，其(qí)中(zhōng)，新(xīn)疆(jiāng)托(tuō)克(kè)逊(xùn)47.9℃、重(zhòng)庆(qìng)北(běi)碚(bèi)（43.6℃）、河(hé)南(nán)温(wēn)县(xiàn)（43.4℃）。（数(shù)据(jù)来(lái)自(zì)中(zhōng)国(guó)气(qì)象(xiàng)局(jú)）。

在(zài)这(zhè)种(zhǒng)极(jí)端(duān)的(de)户(hù)外(wài)环(huán)境(jìng)下(xià)，户(hù)外(wài)活(huó)动(dòng)、作(zuò)业(yè)的(de)人(rén)们(men)都(dōu)面(miàn)临(lín)着(zhe)高(gāo)温(wēn)威(wēi)胁(xié)，严(yán)重(zhòng)时(shí)还(hái)会(huì)危(wēi)及(jí)生(shēng)命(mìng)。所(suǒ)以(yǐ)，对(duì)于(yú)户(hù)外(wài)工(gōng)作(zuò)者(zhě)来(lái)说(shuō)急(jí)需(xū)一(yī)种(zhǒng)高(gāo)效(xiào)便(biàn)携(xié)的(de)热(rè)防(fáng)护(hù)解(jiě)决方案。

目前，市场上的个人穿戴降温技术多通过增强纺织品(pǐn)对(duì)太(tài)阳短波辐射的反射来降低热量吸收，例如抗紫外线衣物或遮阳帽。这些技术在温和的环境中能提供1-10℃的降温效果，但在40℃以上的极端高温下却容易失效，甚至还可能加剧体表的热量累积。

水的魔力(lì)：蒸(zhēng)发(fā)降(jiàng)温(wēn)的(de)科(kē)学(xué)基(jī)础(chǔ)

水是一种天然的冷却剂，其高蒸发焓使其在蒸发过程中能够吸收大量热量。简单来说，就是当水从液态转变为气态时，会从周围环境中吸热，从而降低环境温度。

这一过程的原理广泛应用于自然界和日常生活的降温。例如，当你在炎炎夏日里感到炙热难耐时，应该曾试过用冷水泼洒在身上来降温的方法。从普通人到职业运动员，这种方法都被频繁使用。马拉松选手在烈日下奔跑时，常会用水淋湿毛巾擦拭皮肤，或者直接浇水在身上，通过蒸发降低体温，缓解酷暑对身体的压力。

然而，这种方法也有明显的局限性——水蒸发后快速流失，难以长时间维持凉爽效果。那么，有没有一种方式可以长时间固定水，同时高效发挥(huī)蒸(zhēng)发(fā)降(jiàng)温(wēn)的(de)作(zuò)用(yòng)呢(ne)？

中(zhōng)国(guó)科(kē)学(xué)院(yuàn)苏(sū)州(zhōu)纳(nà)米(mǐ)技(jì)术(shù)与(yǔ)纳(nà)米(mǐ)仿(fǎng)生(shēng)研(yán)究(jiū)所(suǒ)李(li)清(qīng)文、王(wáng)锦(jǐn)研(yán)究(jiū)员(yuán)团(tuán)队(duì)一(yī)直(zhí)致(zhì)力(lì)于(yú)解(jiě)决(jué)极(jí)端(duān)环(huán)境(jìng)的(de)个(gè)人(rén)防(fáng)护(hù)，此(cǐ)次联合香港中文大学的龙祎教授，基于水蒸发降温的原理，设计了一种创新型的可穿戴水凝胶材料。通过反复冻融操作，并引入超疏水气凝胶颗粒，成功将水束缚在水凝胶的多级孔隙中，设计出了一种轻质水凝胶（HPHG）。这种材料不仅能“固定”水分，反射太阳光阻止热量吸收，还能在蒸发过程中持续提供凉爽感。这项研究成果发表在国际期刊《物质》（Matter）上。

研究成果发布于《物质》

（图片来源：截图自Matter官网）

突破限制：水凝胶让降温更持久、更舒适

这种新型可穿戴水凝胶基于多级孔结构设计，结合了超疏水气凝胶颗粒和水的优异性能，具备轻质、干爽、强韧等特征。更重要的是，它能在极端高温环境下实现高效的蒸发冷却和辐射冷却功能。此外，这种材料还具有以下几种优点：

持久冷却：传统的泼水降温方式，水分在短时间内蒸发完毕，而水凝胶材料通过其多孔结构逐步释放水分，可实现长达15小时的冷却效果。

舒适与便携：相比于直接浇水或湿毛巾，水凝胶材料干爽且柔软，与皮肤接触时温度始终维持在36℃左右，不会带来冰冷的不适感。

高效降温：在烈日直射下，这种材料表面温度比环境温度低22.5℃，为极端高温环境中的用户提供可靠的防护。

易于大规模生产：材料制备方法简单，使用的原料为常见工业品，生产成本低廉。

大尺寸制备展示

（图片来源：作者供图）

从日常到极端环境：科技让高温不再可怕

在个人防(fáng)护(hù)方(fāng)面(miàn)，它(tā)可(kě)制(zhì)成(chéng)可(kě)穿(chuān)戴降温背心等，用于户外工作者的防暑降温。在空间冷却方面，它可以作为需要降温设备的遮盖物。在实验中，用该材料覆盖的汽车模型内部温度比无覆盖方式降低32.1℃。更令人惊叹的是，在库木塔格沙漠约50℃的极端高温下，这种水凝胶材料能将沙地表面68℃的高温降低近30℃，展示了其在极端环境下的强大潜力。

这种新型水凝胶材料在个人防护以及空间降温应用前景广阔。例如：

户外劳动者的防暑利器：建筑工人、农民、快递员等长时间暴露在阳光下的群体，可穿戴由水凝胶制成的背心或帽子，有效降低中暑风险。

运动员的秘密武器：马拉松选手、高尔夫球手，甚至(zhì)休闲跑步爱好者，都可以通过穿戴水凝胶衣物，减少因高温引起的体能下降，提高运动表现。

旅行者的随身“空调”：户外徒步爱好者或露营者在酷热天气中，可以用水凝胶背心或垫子保持凉爽，提升旅途体验。

汽车防晒：将水凝胶材料作为车衣覆盖车身，减少车内(nèi)温(wēn)度(dù)升(shēng)高(gāo)。

灾(zāi)后应急：为遭遇极端高温灾害的地区提供便携式降温设备，保障居民安全。

工业冷却：在特殊场景中替代传统制冷设备，提供绿色环保的冷却方案。

展望未来：走向日常应用的最后一步

尽管当前的研究成果令人振奋，但可穿戴水凝胶的性能仍有进一步优化空间，例如提高蒸发冷却的持久性、增强舒适度以及增加可重复使用能力等。

研究团队未来将专注于材料的功能性拓展，使其更加适应复杂环境，同时探索更广泛的应用领域。相信在不远的将来，这种可穿戴水凝胶将走入寻常百姓家，为我们带来更加舒适的夏日体验！