可持續個人冷卻技術加速成型 | 前沿動態

原文發表于 《科技導報》2025年第17期科技新聞-前沿動態

可持續個人冷卻技術加速成型

仿生多層纖維膜作為個人干燥與降溫功能性紡織品的排汗與散熱機制；左側插圖為取向排列的聚氨酯/氮化硼納米晶纖維，右側插圖為分級纖維結構的橫截面視圖

（圖片來源：東華大學官網）

全球變暖背景下，個人降溫技術不只是“舒適”的問題。統計顯示，2000—2019年，全球每年與熱相關的死亡超48萬例；而傳統空調帶來的能耗與排放又反過來加劇熱風險，形成“越熱越耗能、越耗能越變熱”的回路。2025年8月28日，香港理工大學團隊在《Sci‐ence》發表觀點文章，提出一條更可持續的路徑正在形成：以先進紡織材料為核心，疊加智能可穿戴與算法調控，圍繞輻射、傳導、對流與蒸發4種物理機制，構建輕量、靈活、低能耗的“穿戴式冷卻系統”。

輻射：人體主要在中紅外7~14μm波段散熱。若織物同時“讓人體熱跑出去”（高8~13μm發射/透過）并“把太陽熱擋回來”（0.3~2.5μm高反射），就能在不耗電的情況下更涼爽。典型例子是納米多孔聚乙烯（nanoPE），模擬皮膚測試顯示，相比棉布可降2.0~2.7℃；“metafabric（超構織物）”在戶外實測可比商用棉布低約4.8℃。

傳導：把熱“導走”或“擋住”。在常見炎熱環境，可在纖維里加入高導熱填料（如氮化硼）快速帶走皮膚熱；在極端高溫工況，則用強絕熱結構（如氣凝膠纖維）阻斷外界熱量“灌入”。

對流+蒸發：讓衣服“會呼吸”。通過孔隙結構和定向導汗微結構，把汗液快速引到衣物外側并蒸發，同時維持空氣流通，避免“又悶又濕”導致散熱失效。正在興起的方向包括可水洗的電滲系統，用極低電壓主動把汗液跨織物泵走，維持皮膚干爽與面料通氣。

真正的“可持續個人降溫”還需要感知與算法。可穿戴傳感器可實時采集體溫、汗量、心率、濕度與壓力水平，AI模型據此預測個體化冷卻需求，只在“感到不適”的瞬間精準觸發，避免過度制冷；同時把纖維直徑/形狀、孔隙率、厚度以及導熱率、發射率、反射率等參數作為多目標優化變量，面向不同溫濕度與活動強度，自動生成“全天候配置”。在供能側，服裝可耦合摩擦電/壓電/熱電/濕度電等能量收集單元，從人體運動、溫差與濕度梯度“攢電”，甚至利用高反射/高發射的納米顆粒織物實現熱電聯用，為低功耗主動降溫“續航”。

（來源：綜合《Science》《Advanced Functional Materials》）

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