高溫下的“保護傘”

高溫防護：讓酷暑不再難熬

炎熱的環(huán)境會對人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅，特別是在極端高溫條件下，人體散熱會變得非常困難，體溫驟升會引發(fā)嚴(yán)重的中暑甚至危及生命。在這樣的背景下，高溫防護變得尤為重要。此外，在封閉悶熱的環(huán)境，如工廠車間、船艙甲板等，過度受熱也會加重身體負(fù)擔(dān)。

高溫對身體的影響不僅僅是大量出汗，還會干擾人體的自我調(diào)節(jié)能力，使體溫失控，引發(fā)頭暈、意識模糊等問題，嚴(yán)重時甚至?xí)斐善鞴贀p傷。因此，科學(xué)合理的高溫防護措施必不可少。保持環(huán)境通風(fēng)、適當(dāng)補水降溫、避免長時間暴露在高溫環(huán)境中可減少上述情況的發(fā)生。同時，隨著科技的發(fā)展，智能溫控服飾、便攜式降溫設(shè)備等創(chuàng)新產(chǎn)品可以幫助人們更好地應(yīng)對極端高溫天氣，讓高溫防護更加高效便捷。

個人熱管理：科技解決方案

為應(yīng)對極端高溫天氣，個人熱管理技術(shù)應(yīng)運而生。傳統(tǒng)降溫方式（如風(fēng)扇、空調(diào)等）往往依賴于大型設(shè)備，需要在特定場景下才能降溫。現(xiàn)在，科技的進步讓人們能夠穿上熱電“空調(diào)”，從而隨時隨地實現(xiàn)降溫效果。該技術(shù)的核心在于根據(jù)人體需求來調(diào)節(jié)體溫，從而保持體感舒適。無論是在炎熱的夏季，還是在高溫的工作環(huán)境中，它都能幫助人們輕松應(yīng)對高溫挑戰(zhàn)。想象一下，在烈日下，穿上能夠自動調(diào)節(jié)溫度的智能服飾，人們再也不用擔(dān)心汗流浹背甚至中暑。

目前，眾多功能性服裝（如冷卻服和保溫服）已投放市場，幫助人們降溫或御寒。這些服裝采用了特殊的材料和設(shè)計，能夠幫助人們有效調(diào)節(jié)體溫。然而，其冷卻系統(tǒng)在極端高溫環(huán)境下效果常常有限，尤其是當(dāng)外界溫度超過一定范圍時，傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)難以滿足人們的需求。因此，開發(fā)更智能高效的個人熱管理設(shè)備成為當(dāng)前研究的重要方向。這些設(shè)備不僅需要適應(yīng)各種環(huán)境，而且需要根據(jù)個人的生理狀況和活動強度進行實時調(diào)整，以實現(xiàn)最佳的熱舒適體驗。

近年來，隨著可穿戴電子設(shè)備的蓬勃發(fā)展，柔性熱電制冷器被開發(fā)出來。它們的最大優(yōu)點是輕便、柔韌性強，可以緊貼人體皮膚，人們幾乎感覺不到額外負(fù)擔(dān)。此外，這項技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域也展現(xiàn)出巨大的潛力，比如通過局部冷卻來調(diào)節(jié)體溫，通過植入式冷卻器治療某些疾病。

熱電技術(shù)：調(diào)節(jié)溫度的“魔法”

熱電技術(shù)的核心在于它能夠?qū)崿F(xiàn)熱與電之間的可逆轉(zhuǎn)換，這一特性使其成為一種智能化的人體熱舒適調(diào)節(jié)策略。早在19世紀(jì)初，科學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)了熱電效應(yīng)，其中，佩爾捷效應(yīng)是熱電制冷的基礎(chǔ)。1834年，法國科學(xué)家佩爾捷發(fā)現(xiàn)，在由兩種不同材料的導(dǎo)體組成的閉合回路中，當(dāng)有外加電流經(jīng)過接點時，在接點附近會有溫差變化，即一端出現(xiàn)吸熱現(xiàn)象，另一端出現(xiàn)放熱現(xiàn)象。這一發(fā)現(xiàn)為熱電制冷技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

熱電制冷技術(shù)的最大特點是它不依賴傳統(tǒng)的機械設(shè)備，因此沒有污染、噪聲小、體積輕巧、重量輕，并且可以精確控制溫度。這些優(yōu)勢使得熱電制冷技術(shù)被廣泛應(yīng)用于便攜式冰箱、飲水機、除濕機及局部控溫等領(lǐng)域。基于熱電效應(yīng)的個人熱管理系統(tǒng)，能夠通過精確調(diào)節(jié)局部溫度實現(xiàn)快速體溫調(diào)節(jié)。目前，熱電制冷器的應(yīng)用已經(jīng)擴展到多個領(lǐng)域，如電子冷卻裝置、熱電池管理系統(tǒng)、體溫調(diào)節(jié)服裝系統(tǒng)以及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的腦部冷卻頭盔、皮膚冷卻貼片、降溫毯等。熱電制冷技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用可以幫助人們減少傷口的腫脹、出血和疼痛，特別是在創(chuàng)傷的早期干預(yù)中能夠減輕二次傷害，通過維持最佳溫度以加速傷口愈合，降低感染風(fēng)險。此外，該技術(shù)還在冷凍療法、激光皮膚治療和冷控藥物釋放等臨床實踐中展現(xiàn)了應(yīng)用潛力。

以最新研發(fā)的一款柔性可穿戴熱電設(shè)備為例，它能夠在沒有傳統(tǒng)散熱器的情況下為皮膚提供超過10 ℃的制冷效果，而且可以持續(xù)8 小時以上。將這種熱電器件集成到可穿戴服裝中，能夠在溫度變化較大的環(huán)境中長時間為人體皮膚提供冷卻或加熱功能，使皮膚溫度保持在舒適的范圍內(nèi)。這種創(chuàng)新設(shè)計為個性化溫控提供了新的可能性，同時展現(xiàn)了熱電技術(shù)在節(jié)能和提高熱舒適性方面的潛力。

柔性熱電制冷器：未來應(yīng)用前景

隨著技術(shù)的發(fā)展，柔性熱電制冷器正逐步走向商業(yè)化，有望成為日常生活中的“隱形保護傘”。在高溫環(huán)境下，它能為人們提供實時體溫調(diào)節(jié)，保持清爽舒適。例如，運動員在炎熱天氣訓(xùn)練時，若運動服集成柔性熱電制冷器，可避免熱疲勞，提升運動表現(xiàn)并降低中暑風(fēng)險。疫情期間，醫(yī)護人員長時間穿著防護服容易中暑，若防護服配備柔性熱電制冷器，可有效降溫，提高工作效率，保障健康。此外，柔性熱電制冷器在疾病治療領(lǐng)域也大有可為，如為術(shù)后患者提供精準(zhǔn)局部冷卻，以緩解炎癥。

目前，科學(xué)家們正在探索使用柔性材料以及先進的結(jié)構(gòu)設(shè)計，讓柔性熱電制冷器更輕便、柔軟，完美貼合人體皮膚，最終融入日常穿戴服飾中。未來，智能空調(diào)衣有望成為現(xiàn)實，它能感知體溫并自主調(diào)節(jié)冷卻效果，讓人們始終保持最佳的熱舒適狀態(tài)。隨著技術(shù)的進步，這款“隨身空調(diào)”將真正走進人們的生活，讓人們面對高溫挑戰(zhàn)更加從容，盡享清涼自在。

作者單位｜江西科技師范大學(xué)柔性電子創(chuàng)新研究院