受駱駝皮毛啟發(fā)科學家發(fā)明新降溫材料

沙漠晝夜溫差能達到20攝氏度以上，而駱駝的皮毛，除了在夜間保暖，在白天炎熱的環(huán)境下還可以降溫。這是因為皮毛不僅能夠隔溫，還能夠讓汗水蒸發(fā)、透氣。

近日，美國麻省理工學院的科學家模仿駱駝皮毛的功能，設計了一種新的雙層薄膜結構。這個薄膜由水凝膠和氣凝膠兩層組成，比傳統(tǒng)的單層的水凝膠保溫的時間延長了400%。

用這種材料做包裝，在不需要供電的條件下，就可以持續(xù)8天降溫7攝氏度。論文于近日發(fā)表在Joule上，通訊作者是材料科學與工程系主任Jeffrey Grossman，一作是華人博士后陸正茂。

水凝膠由分散在水溶液介質中的聚合物鏈通過多種機理發(fā)生交聯(lián)而形成，具由親水性，同時又不溶于水。水凝膠可以吸收水分，然后通過蒸發(fā)釋放出來，在沒有供電的條件下產生降溫效果。

利用不同的技術對水凝膠進行改造，可以得到不同結構、活性以及功能的水凝膠。甚至，還可以用編程的方法，對聚合物鏈的物理化學性質進行動態(tài)模擬，得到不同結構的水凝膠。因此，在醫(yī)療、環(huán)境等領域，水凝膠都被認為是具有各種功能潛力的材料。

由于易于實現(xiàn)和潛在的高冷卻能力，蒸發(fā)冷卻是最有前途的被動冷卻解決方案之一。

目前，世界上10%以上的人口仍然沒有電力供應，類似水凝膠這樣的被動冷卻技術，能夠為欠發(fā)達地區(qū)的食品和藥品的分配和儲存提供可行的方法。

論文

新材料原理圖，上層是氣凝膠，下層是水凝膠

如果使用水凝膠作為保溫材料，要使保溫的時間盡量延長。為了實現(xiàn)這一效果，科學家把一層水凝膠層和一層薄氣凝膠組合在一起。雙層材料加在一起的厚度僅為10毫米，而且是全透明的。

氣凝膠是一種輕質、多孔的絕緣材料，能在隔溫的同時，讓水蒸氣順利蒸發(fā)。這樣，這種材料作為包裝的時候，就能夠提供涼爽干燥的環(huán)境。

論文的第一作者、美國麻省理工學院博士后陸正茂表示，對于食品包裝等應用，水凝膠和氣凝膠材料的透明度很重要，這樣可通過包裝清楚地看到食品狀況。但對于其他應用，如制藥或空間冷卻，可以用不透明的絕緣層進行替代，提供更多的選擇，為特定用途的材料設計。

目前現(xiàn)有系統(tǒng)依賴冷藏車或存儲設施，在裝載和卸載過程中可能發(fā)生溫度峰值。而這可能會帶來對溫度敏感的食物或藥品的變質。這種新型的材料能夠為目前保鮮運輸鏈更高的安全性提供解決方案。

大規(guī)模生產的成本上，氣凝膠的原材材料是價格便宜的二氧化硅;不過目前制造氣凝膠的設備昂貴，需要進一步研發(fā)。目前，有一家初創(chuàng)公司正在開發(fā)這種大規(guī)模加工技術，用以制造隔熱窗戶。 （摘自美《深科技》） （編輯/克珂）