消暑黑科技

沈臻懿

著名诗人陆游曾就酷暑的“苦热”，发出了“万瓦鳞鳞若火龙，日车不动汗珠融。无因羽翮氛埃外，坐觉蒸炊釜甑中”的感慨。高温闷热的天气，可能是大部分人一年四季中最为发愁的季节。为了应对高温，脑洞大开的科学家们研发了各类降温黑科技，诸如穿在身上即可感到凉爽的衣物、活性微生物降温模式、可携带的移动式空调、冷却辐射降温的薄膜等。

能“降温”的新型织物面料

盛夏时节的燥热，使得人体在新陈代谢过程中，每天都要排出大量的汗水。部分人后背、腋窝等部位的汗腺尤为发达，特别是在高温天气下，更容易汗流不止。为此，人们脱掉厚重的冬衣，换上薄薄的夏服。不过，通常由纯棉织物制成的短袖T恤，虽具有较好的吸汗性能，但其排汗能力极弱。在汗流浃背的酷暑天，衣物很快就会被汗水所湿透。而潮湿衣物黏附在皮肤上导致的闷热与黏稠感，想必经历过酷暑的人们都深有体会。

除了衣物因汗水浸透、黏附在身上所带来的不适外，湿透的衣物不一会儿还会发出阵阵刺鼻的汗臭味。众所周知，人体汗液组成物质中，有99%的成分是水，另有1%则是氯化钠、氯化钾等无机盐以及尿素、脂肪酸等有机物。高温下，当汗液中的水分逐渐蒸发后，尿素的浓度趋于升高，夹带着化肥般刺鼻气味的汗臭味不断向外发散。此外，在持续闷热潮湿的环境下，细菌对于汗液等分泌物中的脂肪酸的分解，也会发出阵阵刺鼻气味。

于是，人们不禁要问，有没有一种织物，穿上后能令人瞬间体验到“清凉一夏”之感？为此，有科学家研制出了一种能随时为体感降温的新型织物面料。由这种新型织物面料制成的T恤，外观虽看似普通，但却富含大量黑科技元素。人们穿上这一T恤后，体感温度会立即降低3℃至5℃。即使是再炎热的夏天，也会让人感到阵阵清凉。这一降温利器背后的奥秘，就源于一种新型纤维面料的问世。该纤维是从天然植物中提取的玉米醇衍生物所组成的冰凉成分，可通过“相变”吸收热量来调节衣物的温度，从而给穿着者以清凉舒适的感觉。此外，这一纤维物质还具有“温度存储”的重要功能。若是穿着由该纤维制成的衣物走出空调房间时，其能够在一定程度上保留空调房内的温度，从而为穿着者抵挡外部的酷暑侵袭，并逐步适应户外的高温，不会因突如其来的热浪而引发不适感。相较于普通面料织物，这一纤维面料的蒸发扩散能力整整高出棉织品的六倍。该纤维还具有极强的快速排汗速干功能，可以令穿着者在炎炎夏日感受到凉爽与惬意。无论是遇到皮肤上的水或者汗液，穿着者都能从纤维织物面料的快速蒸发过程中享受到清凉爽滑的快感。同时，这一新型纤维原料中的近40%成分来自自然界可再生资源，不仅环保、可再生，更能降低60%以上的温室气体排放与能耗。

除了前述这款提取自玉米醇衍生物的新型纤维面料外，美国马里兰大学的科学家们则研发出了一款利用3D打印技术制成的纤维织物面料。该款织物材料在制作过程中，被科学家嵌入了氮化硼纳米片构成的纤维以及聚乙烯醇等物质，进而使其具有了极佳的热传导能力。人们穿着这一面料制成的衣物时，可有效降低体感温度。这款嵌入了氮化硼纳米片与聚乙烯醇的3D打印织物面料的降温效率，比传统的聚乙烯醇、纯棉织物等面料的降温效率都要高出许多。研发科学家因此也将这一新型织物面料誉为可以穿戴在身上，且无任何电源零部件累赘的“便攜式空调”。

用微生物来降温

不同于前述这些通过改良织物面料特性来实现体感清凉的降温新科技，部分科学家更是脑洞大开，尝试利用微生物来研发生物智能混合材料，从而实现有效降温的目的。麻省理工学院的科学家发现，一种名为纳豆杆菌的微生物对外部环境中的水分与热量的双重变化极为敏感。在干燥环境下，纳豆杆菌的细胞就会收缩；反之，在潮湿环境下，细胞则会趋于膨胀。同时，科学家经过测试确认，该种微生物不会因直接接触人体表面而出现不良反应。根据这一生物特性，科学家们研发出了一种名为Biologic的新型生物技术。该技术首先需要培育出活性细胞，并将其嵌入衣物面料中，制成一种能用于降温的生物智能混合材料。与其他新型织物面料的降温原理不同，该材料通过生物技术，能令衣物的开口随着穿着者的身体热量变化来决定开合。其能够利用活性微生物为穿着者吸收汗液、降温，从而起到舒适的体感效果。

具体而言，这一降温新技术需要将纳豆细胞微生物制成生物膜，随后再印制到制衣面料上。利用这一技术制成的衣物，其背部外观看似覆盖了一层能够打开与闭合的“鳞甲”。这些单体只有指甲盖尺寸大小的开口，又被称之为“襟翼”。每一片襟翼上都覆盖有活性微生物细胞。这些微生物细胞既是衣物散热、降温的“传感器”，同时又是激发这一动能的“启动器”，能够根据外部环境的湿度与温度变化，膨胀与收缩。

不过，单单依靠纳豆细胞微生物尚不能完全起到控制背部开口启闭的作用。科学家经过研究，还加入了覆盖有大肠杆菌细胞的乳胶瓣片。当穿着者因高温或运动出汗时，嵌入了活性微生物细胞的衣物内衬即可通过服饰上的开口对体表的热量与汗水予以反馈。细胞在遇水膨胀后，令乳胶瓣片屈曲突起，如同飞机襟翼一般打开，从而在背部形成一个个通风小孔。这些小孔能够有效促使空气流动，以实现通风散热效果，并除去穿着者身体上黏附的汗液水分。当散热透气活动结束后，微生物细胞又会收缩，从而令背部襟翼合拢如初。这种微生物降温新技术带来的透气、散热效果，除能够有效降低皮肤温度外，还不会对穿着者的体表造成不适。

实验测试结果表明，微生物细胞可以针对不同湿度环境，做出相应地反馈。当其身处100%湿度下，所有襟翼开口便得以完全敞开，继而实现通风、透气的最大化。因此，利用活性微生物作用的降温新技术，除了能够通风、散热，给穿着者以清凉的体感外，还可利用微生物的自身特性，增强衣物的透气性，使其称得上是一件“有生命的、可呼吸的”服装。

令人欣喜的是，这些脑洞大开的科学家的创新并未就此停止。科学家们除了将微生物降温技术运用于衣物的通风、透气与降温外，还考虑未来将这一技术应用至跑鞋领域，期待体验者在跑步运动之时，也能感受到舒适的散热与透气感。

可携带的移动式“空调”

酷暑难耐的季节中，躲在空调房内吹冷风，无疑是一件极为惬意的美事。但在某些时候，办公室或者房间内的空调突然“罢工”，令室内再次回到又闷又热的窘境；或者，因工作、生活等原因，人们常常不得不离开空调房间，直面高温酷暑的侵袭……想必所有人在酷热环境下，都会怀念空调开启后带来的凉爽感，甚至渴望能有一台可以随身携带、使用的空调，以保证使用者时刻感受到清凉与舒爽。

这些看似有些玄幻的想法，如今已然成真。在研究人员脑洞大开的奇思妙想下，一台随时随地能带来降温与清凉感的个人便携式移动空调已然问世。这一颠覆传统空调理念的便携式移动空调，在外观设计上并不“逆天”，甚至可以说是“中规中矩”。其造型近乎为一个长宽高皆为16厘米左右的正方体小盒子，为了便于携带，该设备的总重量尚不到2公斤，使用普通交流电来作为自身的供电基础。作为一台能够放置在桌面上的个人空调，便携式移动空调可为使用者提供一个完全属于自己的舒适环境。使用者不必与他人共享同一个空调系统，在调节制冷温度时不必被他人所左右，只需要满足自身的舒适感即可。

便携式移动空调名为空调，但与传统意义上的空调制冷方式有着天壤之别。传统空调系利用冷媒来进行制冷和降温，便携式移动空调虽也具有风扇，但其在制冷原理上，使用了一种特殊的吸水性纳米材料。这一极具科技含量的吸水性材料，被称之为玄武岩纤维。其可以吸收足量的水分，并可确保液体在微小表面上进行极大蒸发，从而带走周围环境中的热量。

正是由于这种玄武岩纤维的存在，使得这一新型空调得以随身携带，且不会因传统空调的冷风直吹而导致感冒和空调病的发生。此外，由于新型降温技术的应用，使得便携式移动空调内部并没有传统制冷过程所需的氟利昂，因而完全可以环保回收，且不会对臭氧层造成破坏。便携式移动空调的使用方式，同样十分便利。使用者只需将水注入能够拆卸的塑料水槽中，并将空调的功率调节至最为舒适那档，即可以惬意地享受自然凉爽的个人空调世界。

由于其拥有与传统空调不同的冷却方式，还令其具有能源消耗更少的优势，可以为使用者节省更多的花销。目前，便携式移动空调仅仅只有10W的基础电耗，500W的冷却电耗，远低于传统空调的能耗，但最低制冷温度却可以达到惊人的17℃。

利用“辐射”来降温

试想一想，只需要将一层薄薄的塑料膜覆盖在屋顶之上，就能降温10℃左右，酷暑高温天气也不再需要打开空调来降温。这样的情景看似异想天开，但科技的发展，已让人们研发出了一款利用辐射来降温的薄膜材料。

这款辐射制冷薄膜材料通过显微镜微观观察，系由诸多直径为8微米的迷你玻璃珠随机镶嵌在塑料之中制成。不过，千万不要小瞧了这由玻璃珠和塑料膜所制成的降温材料。该冷却薄膜材料，可以利用远红外电磁波向外辐射能量，进而实现降温、冷却的目的。就这一技术背后的科学原理而言，该材料所发射的远红外电磁波的波长在8—14微米之间。对于这一波长范围内的电磁波而言，地球上空的大气层甚至可以被其忽略不计。通过该电磁波向外辐射发出的热量，几乎不会被地球大气层以吸收、散射、反射等形式來加以转化和消化，而是直接穿越大气层，进入外太空零下两百多摄氏度的低温环境之中。从某种程度来说，这一辐射冷却材料，在充满热量的室温环境与宇宙外太空的极冷环境之间，搭起了一座单向能量传输桥梁。

单单是这一薄膜材料本身，就已经能轻松将热量向外辐射。若在这一薄膜材料上再覆盖一层纳米级的金属膜层，其降温、冷却效果无疑会变得更为显著。覆盖了金属膜层的薄膜材料，不仅能够利用远红外电磁波将热量向外辐射出去，还可进一步将照射其上的太阳光予以反射，从而为需要降温、冷却之物提供了双层保险，避免其因吸收太阳光而导致升温变热。

研究人员经试验测试发现，这一薄膜冷却材料在正午的太阳光直射下，可以实现最高达93W每平方米的辐射冷却功率，并可以将由其覆盖、接触的物体迅速降温、冷却十余摄氏度。

相比传统空调需要耗费能源，制冷所用的氟利昂会对大气层造成破坏，这一不用连通电源，也不用燃烧油料的薄膜，完全依靠自身就能实现降温与冷却。在降温的过程中，这一薄膜的工作原理，让人们不用担心其会造成任何环境污染与破坏。该薄膜所做的工作，即是在起到降温与冷却作用的同时，将地球上多余的热量，直接送往极冷环境下的外太空！

编辑：黄灵 yeshzhwu@foxmail.com