不需要用电也能降温，这种新材料灵感来自骆驼毛

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不需要用电也能降温，这种新材料灵感来自骆驼毛是怎么回事，是真的吗？2020年11月19日是本文发布时间是这个时间。下面一起来看看到底怎么回事吧。
                                不需要用电也能降温，这种新材料灵感来自骆驼毛
                               
                                受骆驼毛启发而发明的一种新型双层材料能够提供持续的冷却作用，保持易腐败货物的新鲜度。
                               
                               



图片来源：Pixabay

来源 麻省理工学院
翻译 阿金
审校 戚译引

在沙漠的酷热环境中，骆驼们已经演化出一种看似反直觉的方法来保持自身凉爽，同时储存水分：它们身上覆盖着一层厚厚的隔热毛发。如今，麻省理工学院（MIT）的研究人员使用基本相同的方法，研发出一套系统，能够在高温环境下保持药品或新鲜农产品等物品的低温状态，且无需供电系统。

大部人不会想到在炎炎夏日穿一身骆驼毛外套，但实际上，许多沙漠常驻民都会穿厚外套，主要原因和上文一致。骆驼皮毛或者人类的外衣有助于减少水分流失，同时允许足够的汗水蒸发，产生降温效果。试验已经表明，在同样条件下，剃光体毛的骆驼损失的水分要比保留体毛的骆驼多 50%。

MIT 工程师研发的新系统使用双层材料，实现了同样的效果。该材料的底层由水凝胶构成，代替汗腺发挥作用。水凝胶是一种主要由水分构成的胶状材料，其中含有海绵状基质结构，水分能够轻易从中蒸发出去。水凝胶上面覆盖一层气凝胶，发挥皮毛作用，阻挡外部热量的进入，同时允许蒸汽通过。

水凝胶早已应用到冷却领域，但实地检测和详细分析表明，这种新型双层材料，虽然厚度不到半英寸（约 1.27 厘米），却可降温7摄氏度以上；并且与单独使用水凝胶相比，新型双层材料保冷时间长达 8 天以上，是后者（不到 2 天）的 5 倍之久。

该研究发表在《焦耳》（Joule）杂志上，参与研究的有 MIT 的博士后 Zhengmao Lu、研究生 Elise Strobahc 和 Ningxin Chen，研究员科学家 Nicola Ferralis 和 MIT 材料科学和工程系主任 Jeffrey Grossman 教授。

研究人员说，该系统可用于食品包装，从而保持食物新鲜度，为农民出售易腐败作物提供更多的供应选择。同时，它还能用于储存诸如疫苗等药物，保证安全的远距离运输。这一被动系统纯粹通过热量供能，因而除了提供冷却作用外，它还可以减少物品经历的温度变化，消除会加速腐坏的高温尖峰。

Ferralis 解释说，这样的包装材料能够为易腐坏的食品或者药品提供持久的保护，从农场或工厂开始，通过供应链，到千家万户。与此相对的是依赖冷藏卡车或者储藏设备的现有系统，在装货卸货的时间间隔可能会出现高温尖峰。“仅仅几个小时内发生的事情，可能对某些易腐败食品非常关键。”Ferralis 如此说道。

新双层系统中用到的基本原材料相当廉价：气凝胶由二氧化硅制成，在海滩沙子中随处可见，取材便宜，原料充沛。但用于制造气凝胶的加工设备庞大且昂贵，因此这方面需要进一步研究，以便扩大系统规模，产生实际应用。但是，至少有一家初创公司已在开发大规模的加工工艺，使用这一材料制造隔热窗户。

数世纪以来，人们使用水分蒸发的基本原理，通过各种形式产生冷却效果，包括使用双层蒸锅系统来保存食物。这一方法用到两只陶锅，一只套在另一只里面，两只锅之间铺上一层湿润的沙土。水分从沙土中蒸发出来，通过外层锅，保持内层锅的凉爽温度。但是，结合隔热层的蒸发冷却技术，比如像骆驼和其他沙漠动物的做法，之前从来没有应用到人造冷却系统中。

对于诸如食品包装的应用，水凝胶和气凝胶材料的透明性很重要，人们透过包装能够清晰看到食品的状态。但对于其他应用，比如药品或者太空冷却，可以使用不透明的隔热层，该论文的主要作者 Lu 说，这样能够为特定用途的材料设计提供更多选择。

水凝胶材料中 97% 的成分是水，会逐渐蒸发流失。在实验设计中，一层 5 毫米的水凝胶上覆盖着 5 毫米的气凝胶，水分完全蒸发最终用了 200 小时；而仅仅使用水凝胶的话，完全蒸发只要 40 小时。双层材料的冷却能力则略低一些，相对于单层水凝胶的 8 摄氏度，该新材料只降低了 7 摄氏度，但冷却效果却更加持久。一旦水凝胶中的水分蒸发殆尽，可以通过给材料重新加水来实现循环使用。

Lu 说，发展中国家的电能供应往往有限，这样的材料在这些国家大有益处。“因为这种被动冷却方法完全不依靠电力供应，这为从储存到配送这些易腐败物品提供了优良的应用途径。”

来源链接：
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-11/miot-psh110920.php