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穿戴式个东谈主降温建造需求加多,沙漠蚂蚁和骆驼启发科学家寻找新技艺

发布日期:2024-02-21 08:14    点击次数:107

原标题:穿戴式个东谈主降温建造需求加多,沙漠蚂蚁和骆驼启发科学家寻找新技艺

群众变暖导致高温频发,东谈主们需要保握直率和雅瞻念,对极点高温损伤健康的意志也在络续增强,这使得连年来个东谈主降温建造越来越受迎接。智能可穿戴技艺已成为个东谈主降温建造市集增长的主要孝顺者。

然则,此类建造的普及仍然存在挑战性,不仅濒临佩戴雅瞻念性问题,还需要有基础性的科学冲破。磋商者基于撒哈拉银蚁和骆驼的耐热性,正在斥地新的服装或包装材料,不错匡助东谈主或食物主动降温。

2020年的盛夏7月,索尼公司发布了一款创意性的小电器——可穿戴空调Reon Pocket。这款手掌大小的白色建造很粗犷,不错通过硅胶垫贴在皮肤上,旁边珀耳帖效应继承和开释热量。

尽管日本有着难受的夏天,但这款建造很猛进度上仍被看作一个小众居品。最近,Reon Pocket仍是更新到了第四代,性能普及、功能加多,即使散热闭幕不太好,但第三代建造前年很快就售空了。跟着时局变暖日渐加重,消耗者对个东谈主降温建造的酷好正在络续加多,索尼瞻望此类技艺的应用将络续增长。

然则,个东谈主降温建造的普及仍然存在挑战性,不仅濒临佩戴雅瞻念性和体验问题,还需要有基础性的科学冲破。一些磋商东谈主员正在寻找翻新的处分有蓄意,比如从沙漠的蚂蚁和骆驼身上寻找灵感。

咫尺的建造功能仍然有局限

Reon Pocket所旁边的珀耳帖效应,是指当电流流过两种不同导体的贯穿处时,会导致一根发烧,一根冷却,从而灵验地将热量从佩戴者身上带走。第一代建造重约80克,用户可通过USB-C接口充电,用蓝牙贯穿到手机操控。在而后的居品迭代中,索尼调换了Reon Pocket的里面结构,普及冷却性能。与此同期,该建造在舒舍弃上作念了一些普及,比如矫正防汗功能,和一些清醒品牌协作,坐蓐带有可插入建造的口袋的衣服。索尼还瞎想了颈带配件,以便Reon Pocket不错与等闲衣服搭配使用。

进程几年的发展,越来越多公司介入像Reon Pocket这么的可穿戴空调鸿沟,其中好多居品作念成颈圈的形状,像前锋的蓝牙耳机同样被戴在脖子上。它们聚合了触感直率的金属板和数十个小型电扇,在头部和颈部周围产生直率的空气。

所有这个词这些居品齐有一个遑急的局限:只在头颈部提供降温。科技媒体Digital Trends的评测曾指出,诚然如实能让脖子周围的区域感到直率,但并不成灵验地提供冷空气打在脸上的清醒嗅觉。从电扇中出来的空气仅仅强制空气,莫得其他东西。

科技媒体The Verge的评测也指出,基本上,Reon Pocket的功能与东谈主们所期许的任何低温小物矜恤在皮肤上的功能相通,东谈主仍然会嗅觉我方处于热暑、出汗的环境中。

若何让个东谈主降温技艺得回根蒂上的冲破?有几个团队咫尺正在攻关这类应用。据《华尔街日报》近日报谈,加州大学圣地亚哥分校纳米工程学证实注解徐升就指令了其中一个团队,他正在磋商下一代热电建造,但愿为在高温下从事户外干事的农场工东谈主等提供匡助。“不成在田间佩戴空调建造。关于万古候、贫窭责任的东谈主来说,它(空调)老本太高,况兼太重。”

徐升将柔性热电贴片摈弃到亵衣中,瞎想了不错将皮肤离隔的吝惜隙,选藏热量回流到佩戴者身上。他说,他到手证明了这个顺次能使东谈主体局部温度下落约10摄氏度,并设念念用手机大小的电板组为系统供电长达八小时。“咱们应该在轻便两年内就会有一个不错部署的居品。”他说,“当今,一切齐是由我的学外行工制作。”

但热电技艺能否处分个东谈主降温问题仍然备受质疑。哈佛大学化学证实注解贾拉德·梅森(Jarad Mason)示意:“它们的遵循不是很高,因此为一个四处来去且不与电源陆续的东谈主提供电力口角常具有挑战性的。”梅森莫得把磋商放在个东谈主冷却建造上,而是温雅空调的磋商,其重心是用压卡(barocaloric)材料(挤压时加热或冷却的固体)取代液体制冷剂。他说,这些固定冷却安装与如今使用的窗户安装和热泵雷同,但更小、更粗造、更环保。

从当然界寻找灵感

好意思国北卡罗来纳州的材料科学家唐·切尔诺夫(Don Chernoff)磋商当然界若何叮咛高温,他参考了苏黎世大学指令的干系撒哈拉银蚁的磋商。银蚁生活在沙漠中,是天下上跑得最快的蚂蚁,它们从树荫下赶快冲出,在非洲热暑的阳光下寻找食物。

多年来,磋商者一直合计银蚁的银色外在反射了满盈的阳光来保管安全的温度,但好意思国和瑞士的一组科学家发现,这仅仅一部分原因。他们在高大的显微镜下查验银蚁,发现其体毛仍是进化成不寻常的三角形,就像狭窄的空腹三角巧克力。这种结构关于散射大宽阔辐射(包括阳光)相配灵验,还能匡助将银蚁的体温散漫出去。

早在2020年,中国宁波大学的磋商东谈主员就证明,银蚁的冷却系统也不错在东谈主体鸿沟内发扬作用。他们在题为《撒哈拉银蚁仿生结构在光伏组件冷却中的应用》的论文中,提议一种基于撒哈拉银蚁仿生结构的热不停顺次,该仿生结构由氧化物-金属-氧化物(OMO)和名义具有微纳结构的聚二甲基硅氧烷薄膜共同构成,可通过热辐射进行名义散热,同期也能权贵地反射近红外波段的太阳光,进一步裁减名义温度。据《华尔街日报》报谈,这些中国磋商东谈主员在智高腕表上障翳狭窄的硅纤维,其中含有三角形气隙,仿照蚂蚁的毛发,使腕表的温度裁减了4.5摄氏度。

受撒哈拉银蚁启发,2021年,切尔诺夫在好意思国国土安全局发起的冷却处分有蓄意挑战赛中获奖。这项赛事饱读吹磋商者斥地让东谈主们坐在里面、佩戴或穿戴的轻量高效冷却建造,国土安全局但愿保护急救东谈主员和户外责任主谈主员免受极点高温伤害。

凭借好意思国国土安所有这个词2.5万好意思元的奖金,切尔诺夫在北卡罗来纳州立大学招募了纺织工程师,斥地一种像头发同样的服装材料,不错为穿戴它的东谈主主动降温。他承认,任何降温服装齐距离上市很远。 “到咫尺为止,这齐是挑战,莫得到手,但我但愿本年能有面料进行测试。”他说。

除了蚂蚁,沙漠中的骆驼也成为被重心温雅的磋商对象。瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的材料科学家Zhengmao Lu指令的团队在好意思国国土安所有这个词挑战赛中得回了亚军,他们的磋商便是基于骆驼伸开的。

“若是你给骆驼剃毛,它的耗水量就会加多一倍。”Lu说, “在热暑的沙漠中,舒适的毛皮似乎是违背直观的着装条目,但这关于骆驼的生涯是必要的。”和东谈主类同样,骆驼也有汗腺,不错通过挥发来给我方降温。在沙漠的阳光下,它们厚厚的毛皮使身体与热暑的环境阻隔,同期让汗液中的水蒸气逸出。

Lu将骆驼的冷却系统重新构念念为一种多层材料,不错作念裁缝服,或者制成包装材料,在热暑的时局下保握食物和药品的低温。 “汗水”来自皮肤状水凝胶——一种雷同于胶原卵白或明胶的团员物收罗,按分量计含水量高达99%。Lu摈弃了一种气凝胶行动“毛皮”,这种鉴定且超轻的结构位于上层,90%是空气,使其具有高度绝缘性且极易渗入水蒸气。

为了使复合材料更灵验,Lu使用了一种水凝胶,领有和银蚁同样的辐射红外线的才智。还有一种气凝胶,不错让放射线通过,同期仍然反射阳光。Lu示意,在测试中,该材料好像使容器的温度比环境温度低至少9摄氏度,而无需使用任何电力。

诚然Lu合计这项技艺开始不错用于保握包裹低温,但“咱们正在斥地的材料统统适用于个东谈主降温。”他说, “调换材料的层数不错提供可用于不同时局的配方,这真实很酷。”

将来市集需求增长

在磋商者进行科技探索的背后,市集需求也在缓缓而稳步的增长。凭据磋商机构“握久性市集磋商(Persistence Market Research)”本年5月发布的评释,2022年群众个东谈主降温建造市集价值为57亿好意思元,瞻望2023年将达到60亿好意思元,2033年将达到90亿好意思元。消耗者对紧凑型和可穿戴降温建造的需求络续增长,激动了个东谈主降温建造市集。

评释称,群众变暖导致气温飞腾,东谈主们需要保握直率和雅瞻念,对极点高温损伤健康的意志也在络续增强,这使得连年来个东谈主降温建造越来越受迎接。市集上提供了多样千般的个东谈主降温建造,包括可穿戴电扇、带有冷却组件的背心、个东谈主空合并手握式喷雾电扇。

一些厂商斥地可戴在脖子上的个东谈主降温建造,对准可爱轻型户外行径的徒步旅行者、露营者和登山者。

其中,智能可穿戴技艺已成为个东谈主降温建造市集增长的主要孝顺者。在最新技艺的撑握下,可穿戴个东谈主降温建造变得愈加先进、紧凑且价钱实惠。跟着智能传感器和物联网建造集成到可穿戴降温建造中,其受迎接进度将进一步提高,因为醒目技艺的用户不错更容易使用它们。比如,好多建造与手机贯穿后,能通俗用户操控和调换。

评释还列出了不同国度的情况。比如,到2033年,英国对个东谈主降温建造的需求瞻望将使市集价值达到14亿好意思元;日本个东谈主降温建造市集瞻望将增长14亿好意思元。

在印度市集,由于夏日气温络续飞腾,个东谈主降温需求大幅加多,有公司本年仍是细目了市集上的需求,即价钱适当、着实的便携式个东谈主降温建造。



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