全球暖化持續(xù)加劇，令大眾飽受高溫天氣的煎熬，而保持人體熱舒適度對(duì)於高溫環(huán)境下的工作人士尤為重要。香港理工大學(xué)利民先進(jìn)紡織科技青年學(xué)者、時(shí)裝及紡織學(xué)院副教授壽大華博士帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，成功研發(fā)首款採(cǎi)用軟件機(jī)械人紡織物料，可適應(yīng)環(huán)境溫度變化而自動(dòng)調(diào)溫的智能防護(hù)衣，同時(shí)有效隔熱透氣，保障高溫環(huán)境下的工作安全。研究結(jié)果已於知名國(guó)際跨學(xué)科綜合期刊《Advanced Science》上發(fā)表。
維持合適體溫是保持生活質(zhì)素和促進(jìn)工作效率的關(guān)鍵因素之一。相反，高溫環(huán)境會(huì)增加熱壓力，加重身體能量消耗，為健康帶來(lái)威脅，包括加劇心血管疾病、糖尿病、精神健康和氣喘問(wèn)題，同時(shí)增加傳染病傳播風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的數(shù)據(jù)，2000年至2019年期間，全球每年約48.9萬(wàn)人因高溫相關(guān)原因死亡，其中在亞洲和歐洲的個(gè)案分別佔(zhàn)45%及36%。
熱防護(hù)衣是保護(hù)極端高溫下工作人士的重要裝備，尤其是需要身處火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的消防員和長(zhǎng)期在戶(hù)外工作的建築工人。然而，傳統(tǒng)防護(hù)衣的熱阻固定不變，在常溫環(huán)境下穿著容易因過(guò)熱造成不適；若用於火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)和極端高溫環(huán)境，其隔熱效能又未必足夠。為此，壽大華及其研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一款智能軟件機(jī)械人防護(hù)衣，可以根據(jù)用家身處的環(huán)境溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)隔熱效能，在不同溫度下提供卓越的熱防護(hù)和熱舒適度。
研究的靈感源於自然界的仿生學(xué)，例如鴿子主要基於結(jié)構(gòu)變化的自適應(yīng)熱調(diào)節(jié)機(jī)制。鴿子常利用羽毛在皮膚附近形成一層空氣間隙，減少熱量流失於環(huán)境中。而當(dāng)溫度下降時(shí)，鴿子會(huì)豎起羽毛使其變厚且蓬鬆，以積蓄大量靜止空氣，增加熱阻來(lái)提高保暖效果。
團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的防護(hù)衣採(cǎi)用自動(dòng)調(diào)節(jié)熱溫度的軟件機(jī)械人紡織布，借鑑人體外骨骼排列和分布的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，將軟件驅(qū)動(dòng)器置於防護(hù)衣內(nèi)相應(yīng)支撐區(qū)域。其熱適應(yīng)原理是在軟件驅(qū)動(dòng)器中封裝無(wú)毒不燃的低沸點(diǎn)液體，在環(huán)境溫度升高時(shí)，封裝的液體由水態(tài)變成氣態(tài)，令軟件驅(qū)動(dòng)器膨脹，並使紡織物料結(jié)構(gòu)變厚，靜止空氣層因此擴(kuò)大，使熱阻提升一倍多（從0.23 Km2/W提升至0.48Km2/W）。當(dāng)防護(hù)衣的外表面溫度達(dá)到攝氏120度，相比於傳統(tǒng)熱防護(hù)衣，這種低成本的智能防護(hù)衣內(nèi)表面溫度可降低攝氏10度以上。
另外，這種基於聚氨酯的軟件機(jī)械人紡織物料擁有柔軟、堅(jiān)韌及耐用的特點(diǎn)，相比形狀記憶合金熱敏防護(hù)衣，質(zhì)感更貼膚舒適，亦可任意調(diào)整形狀，有助廣泛應(yīng)用於不同類(lèi)型的防護(hù)衣；即使經(jīng)過(guò)嚴(yán)格洗滌測(cè)試，也不會(huì)出現(xiàn)滲漏情況。這款紡織物料的多孔間隔針織結(jié)構(gòu)亦可顯著減少對(duì)流熱傳導(dǎo)，令防護(hù)衣保持高透濕度。此外，這款軟件機(jī)械人防護(hù)衣既輕巧，又毋需熱電晶片或循環(huán)液冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻或加熱，即在不消耗任何能量的情況下仍能有效調(diào)節(jié)溫度。
壽大華說(shuō)：「穿著厚重的消防服會(huì)感到非常悶熱，當(dāng)消防員離開(kāi)火場(chǎng)脫下裝備後，靴子有時(shí)候甚至可倒出近一磅汗水。這激發(fā)了我去開(kāi)發(fā)一種能適應(yīng)不同環(huán)境溫度、同時(shí)具備良好透氣性的防護(hù)衣。我們研發(fā)的智能軟件機(jī)械人防護(hù)衣能適應(yīng)不同季節(jié)和氣候、各種工作和生活條件，以及室內(nèi)外環(huán)境溫差等，令用家在高溫及極端環(huán)境下獲得持續(xù)的熱舒適體感?！?/p>
展望未來(lái)，壽大華認(rèn)為這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)有望廣泛應(yīng)用於運(yùn)動(dòng)服、醫(yī)療保健服、戶(hù)外裝備等領(lǐng)域，以及作為建築用熱適應(yīng)紡織隔熱材料，達(dá)致節(jié)能的效果。他的團(tuán)隊(duì)亦擴(kuò)展軟件機(jī)械人服裝技術(shù)的應(yīng)用層面，在創(chuàng)新科技署和香港紡織及成衣研發(fā)中心資助下，研發(fā)出適用於低溫環(huán)境或氣溫驟降的高透濕充氣外套和保暖服，有望幫助野外遇困人士在惡劣環(huán)境中維持正常體溫。
頂圖：理大利民先進(jìn)紡織科技青年學(xué)者、時(shí)裝及紡織學(xué)院副教授壽大華博士帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，成功研發(fā)首款採(cǎi)用軟件機(jī)械人紡織物料，可適應(yīng)環(huán)境溫度變化而自動(dòng)調(diào)溫的智能防護(hù)衣，同時(shí)有效隔熱透氣，保障高溫環(huán)境下的工作安全。
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