《华尔街日报》：随身携带的个人降温装备助你战胜酷暑
Mark Harris
东京和香港的一些上班族拥有对抗酷暑的秘密武器。
索尼的Reon Pocket 4设备被巧妙地塞入特制商务衬衫领部的口袋中，让冰凉金属垫片紧贴后颈。这款约小型电视遥控器大小的装置，利用名为帕尔贴效应的热电现象——当电流流经两种不同导体的接合处时，会导致一侧发热另一侧制冷，从而有效为佩戴者驱散体热。
尽管Reon仅能提供适度清凉，但去年其电池更小的前代产品迅速售罄。索尼表示观察到个人降温技术关注度持续上升，并预期市场将不断扩大。
全球变暖的前景正推动着个人降温新方案的探索——这项充满挑战的追求已远超舒适度范畴。无论是将热电技术推向新高度，还是从沙漠蚂蚁身上获取灵感，研究人员正为汗流浃背的白领、农民、工厂工人、急救人员等无法使用传统空调的人群寻求创新解决方案。
索尼Reon Pocket 4个人冷暖调节设备。照片：索尼集团"你不能直接在田间携带空调设备，“加州大学圣地亚哥分校纳米工程学教授盛旭说道，他正在研发新一代热电装置，旨在为农场工人和其他在气温升高时户外劳作的人们提供缓解。“这对长时间高强度工作的人来说成本太高，也太重。”
徐教授将柔性热电原型贴片集成到汗衫中，热电装置的热侧与皮肤之间留有微小气隙。这防止了热量回流到穿着者身上。他表示已实现局部温度降低约10摄氏度（18华氏度），并设想用手机大小的电池组为该系统供电长达八小时。
“我们应在约两年内准备好可部署的产品，“他说。“目前所有部件都由学生手工制作，除了制造环节，这并非高深技术。”
也有人质疑热电技术是个人降温的解决方案。“它们效率不高，要为活动且无固定电源的人供电相当具有挑战性，“哈佛大学化学教授贾拉德·梅森表示。他的研究聚焦于用所谓压热材料——受压时会发热或冷却的固体——替代液态制冷剂，而非个人降温领域。他表示，这类固定冷却装置将类似现今使用的窗式空调和热泵，但更小巧、简单且环保。
国土安全部高级科学与工程办公室韧性科学顾问大卫·亚历山大表示：“多年来高温问题一直令国土安全部忧心忡忡：‘极端高温事件在全美各地愈发频繁，已成为天气相关死亡最主要且持续增长的原因。’”
作为保护急救人员、户外工作者及紧急疏散人群的职责之一，国土安全部于2021年启动了19.5万美元的降温解决方案挑战赛，旨在推动可乘坐、携带甚至穿戴的高效轻便降温技术研发。
去年夏季获奖者中，有位受撒哈拉银蚁启发的创业者。这种世界上速度最快的蚂蚁能在灼热沙漠中生存，它们从阴凉处迅速冲出，在非洲烈日下觅食。
撒哈拉银蚁具有耐高温特性，这启发了部分降温技术研发人员。图片来源：VINCENT AMOUROUX/MONA LISA PRODUCTION/SCIENCE PHOTO LIBRARY北卡罗来纳州材料科学家唐·切尔诺夫在研究自然界应对高温的方式时，阅读了苏黎世大学主导的关于撒哈拉银蚁的研究。多年来博物学家认为其银色外表仅通过反射阳光维持安全体温，但美瑞科学家团队发现这仅是部分原因。
在强大的显微镜下观察蚂蚁时，科学家们发现其体毛进化成了独特的三角形结构，犹如微型的空心三角巧克力。这种构造能高效散射包括阳光在内的大部分辐射，同时对于与蚂蚁自身体温相对应的窄带红外辐射几乎完全透明，使得即使在最炎热的正午也能有效散发体热。
2020年，中国宁波大学的研究团队证实，这种蚂蚁的降温系统在人类尺度同样适用。他们用含有三角形气隙的硅胶纤维（仿蚂蚁毛发结构）覆盖智能手表，使表体温度降低了4.5摄氏度（8华氏度）。凭借获得的2.5万美元国土安全部奖金，切尔诺夫已联合北卡罗来纳州立大学的纺织工程师，着手研发一种能主动为穿戴者降温的仿生毛发面料。他坦言任何降温服装距离上市都还很遥远：“目前全是挑战尚无成果，但我希望今年能获得测试用布料。”
骆驼为瑞士洛桑联邦理工学院材料科学家郑茂卢提供了灵感，其团队在国土安全部挑战赛中获得亚军。骆驼浓密的毛发既能隔热，又能让汗液水蒸气逸出。
骆驼的厚实毛发具有双重功效：隔绝外界高温的同时允许汗液蒸汽排出。图片来源：多米尼卡·扎日茨卡/NurPhoto/Getty Images“如果你给骆驼剃毛，它的耗水量会翻倍，”卢解释道。“在炎热的沙漠中，厚重的皮毛看似违反直觉的着装规范，但对骆驼的生存至关重要。”
与人类相似，骆驼通过汗腺利用蒸发作用降温。在沙漠烈日下，它们浓密的毛发既能隔绝外界高温，又能让汗液形成的水蒸气逸散。
卢研发的材料将骆驼的降温系统重构为多层结构，可制成服装——目前作为包装材料，在炎热气候中为食品和药品保鲜。其“汗液”来自类皮肤水凝胶（一种类似胶原蛋白或明胶的聚合物网络，含水量高达99%）。表层则采用气凝胶模拟“皮毛”，这种超轻坚固结构含有90%空气，兼具卓越隔热性与水蒸气渗透性。
为提升效能，卢采用具有银蚁红外辐射特性的水凝胶，并搭配可透射辐射同时反射阳光的气凝胶。测试显示，该材料无需能源即可使容器温度比环境温度低至少9摄氏度（16华氏度）。
尽管卢认为该技术初期主要用于冷链包装，但他表示：“我们研发的材料完全适用于个人降温。通过调整材料层级，可适配不同气候条件——这非常酷。”