受骆驼皮毛启发科学家发明新降温材料
时间：2021-01-27 04:16:10 来源：达达文档网 本文已影响 人 
沙漠昼夜温差能达到20摄氏度以上，而骆驼的皮毛，除了在夜间保暖，在白天炎热的环境下还可以降温。这是因为皮毛不仅能够隔温，还能够让汗水蒸发、透气。
近日，美国麻省理工学院的科学家模仿骆驼皮毛的功能，设计了一种新的双层薄膜结构。这个薄膜由水凝胶和气凝胶两层组成，比传统的单层的水凝胶保温的时间延长了400%。
用这种材料做包装，在不需要供电的条件下，就可以持续8天降温7摄氏度。论文于近日发表在Joule上，通讯作者是材料科学与工程系主任Jeffrey Grossman，一作是华人博士后陆正茂。
水凝胶由分散在水溶液介质中的聚合物链通过多种机理发生交联而形成，具由亲水性，同时又不溶于水。水凝胶可以吸收水分，然后通过蒸发释放出来，在没有供电的条件下产生降温效果。
利用不同的技术对水凝胶进行改造，可以得到不同结构、活性以及功能的水凝胶。甚至，还可以用编程的方法，对聚合物链的物理化学性质进行动态模拟，得到不同结构的水凝胶。因此，在医疗、环境等领域，水凝胶都被认为是具有各种功能潜力的材料。
由于易于实现和潜在的高冷却能力，蒸发冷却是最有前途的被动冷却解决方案之一。
目前，世界上10%以上的人口仍然没有电力供应，类似水凝胶这样的被动冷却技术，能够为欠发达地区的食品和药品的分配和储存提供可行的方法。
論文
新材料原理图，上层是气凝胶，下层是水凝胶
如果使用水凝胶作为保温材料，要使保温的时间尽量延长。为了实现这一效果，科学家把一层水凝胶层和一层薄气凝胶组合在一起。双层材料加在一起的厚度仅为10毫米，而且是全透明的。
气凝胶是一种轻质、多孔的绝缘材料，能在隔温的同时，让水蒸气顺利蒸发。这样，这种材料作为包装的时候，就能够提供凉爽干燥的环境。
论文的第一作者、美国麻省理工学院博士后陆正茂表示，对于食品包装等应用，水凝胶和气凝胶材料的透明度很重要，这样可通过包装清楚地看到食品状况。但对于其他应用，如制药或空间冷却，可以用不透明的绝缘层进行替代，提供更多的选择，为特定用途的材料设计。
目前现有系统依赖冷藏车或存储设施，在装载和卸载过程中可能发生温度峰值。而这可能会带来对温度敏感的食物或药品的变质。这种新型的材料能够为目前保鲜运输链更高的安全性提供解决方案。
大规模生产的成本上，气凝胶的原材材料是价格便宜的二氧化硅;不过目前制造气凝胶的设备昂贵，需要进一步研发。目前，有一家初创公司正在开发这种大规模加工技术，用以制造隔热窗户。
（摘自美《深科技》） （编辑/克珂）
