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【导(dǎo)语(yǔ)】随(suí)着(zhe)全球(qiú)极(jí)端(duān)高(gāo)温(wēn)天(tiān)气(qì)的(de)频(pín)发(fā)，户(hù)外(wài)工(gōng)作(zuò)者(zhě)面临严峻的高温威胁。传统降温方式在极端环境下效果有限，亟需高效便携的热防护解决方案。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，创新设计出一种可穿戴水凝胶材料。这种材料能持久降温、舒适便携，并在极端高温下展现出强大的冷却效果。未来，这种新型水凝胶材料有望在个人防护、空间降温等多个领域发挥重要作用，为炎炎夏日带来清凉希望。

出品：

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

近年来，全球极端天气频发，高温酷暑成为日益严峻的挑战。去年（2024年）夏天，全国有20%以上的县市出现40℃及以上高温。全国有96个国家级气象站日最高气温达到或突破历史极值，其中，新疆托克逊47.9℃、重庆北碚（43.6℃）、河南温县（43.4℃）。（数据来自中国气象局）。

在这种极端的户外环境下，户外活动、作业的人们都面临着高温威胁，严重时还会危及生命。所以，对于户外工作者来说急需一种高效便携的热防护解决方案。

目前，市场上的个人穿戴降温技术多通过增强(qiáng)纺(fǎng)织(zhī)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：蒸发降温(wēn)的(de)科(kē)学(xué)基础

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，同时高效发挥蒸发降温的作用呢？

中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所李清文、王锦研究员团队一直致力于解决极端环境的个人防护，此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

在个人防护方面，它可制成可穿戴降温背心等，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(jiàng)温(wēn)应(yīng)用(yòng)前(qián)景(jǐng)广(guǎng)阔(kuò)。例(lì)如(rú)：

户(hù)外(wài)劳(láo)动(dòng)者(zhě)的(de)防(fáng)暑(shǔ)利(lì)器(qì)：建(jiàn)筑(zhù)工(gōng)人(rén)、农(nóng)民(mín)、快(kuài)递(dì)员(yuán)等(děng)长(zhǎng)时(shí)间(jiān)暴(bào)露(lù)在(zài)阳(yáng)光(guāng)下(xià)的(de)群(qún)体(tǐ)，可(kě)穿(chuān)戴(dài)由(yóu)水(shuǐ)凝(níng)胶(jiāo)制(zhì)成(chéng)的(de)背(bèi)心(xīn)或(huò)帽(mào)子(zi)，有(yǒu)效(xiào)降(jiàng)低(dī)中暑风险。

运动员的秘密武器：马拉松选手、高尔夫球手，甚至休闲跑步爱好者，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(kōng)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，减少车内温度升高。

灾后应急：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！