全球变暖日益威胁人类健康和工作效率。极端高温增加压力荷尔蒙、影响睡眠质量、削弱注意力、降低生产力,以及加剧情绪恶化。为应对日益严重的热浪,近日,香港理工大学时装及纺织学院副教授寿大华在《科学》发表观点文章,提出利用先进纺织与智慧可穿戴技术,实现可持续个人降温的新方法。
智能科技,尤其是智慧可穿戴技术与人工智能,正成为实现可持续个人降温的关键推动力。根据世界气象组织预测,2025至2029年间出现史上最热年份的机率高达80%。在此背景下,个人降温科技对人类福祉、健康和生产力的重要性日益增加。
该文章聚焦辐射、传导、对流及蒸发四种降温机理,提出在动态现实场景中,实现人体热湿平衡自我调节的具体策略。同时,作者提出并构建了一个由人工智能驱动的闭环框架,连接感知、预测及执行,实现个性化及节能的降温效果,并强调设计具备可规模化和可回收性,以促进公共健康、工作场所安全及效率。
该文章指出,具有光谱选择性的纺织品能高效释放人体红外热量,同时阻隔外部太阳和地表热量的侵入;通过在纤维和纱线中复合不同导热填料,来实现可调热阻;湿度响应纤维则有助于强化对流和蒸发散热效果;轻量化可穿戴设备如可变辐射率器件、电致冷与热电模块,当结合柔性光伏及随身储能,可实现主动可控的降温。这些新技术采用“模式选择性”降温策略,并融入以人为本的设计理念,兼顾舒适、耐用、可水洗及轻巧特点,有效延展热舒适范围,减少对空调的依赖。
尽管个人降温技术发展迅速,仍面对许多挑战。人体出汗有助散热,但目前汗液管理效能有限,常导致织物重量和黏腻感增加,降低透湿性及辐射降温效率,尤其在剧烈出汗时更为明显。此外,能够随动态环境和个体生理变化实现即时自我调节热平衡,同时确保舒适和安全,仍是一个极具挑战的问题。
寿大华表示︰“未来我们还需要加强纺织、传热学、柔性电子与人工智能等跨学科融合,建立起规模化、可回收的制造体系,平衡可持续、可穿戴、时尚与热管理功能。同时,也需要制定标准化、使用者为本的评价指标,例如单位功率降温能力、生理热感和用户接受度等,以促进公平比较与使用。”
相关论文信息:https://www.science.org/doi/10.1126/science.adt9536
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