受駱駝皮毛啟發科學家發明新降溫材料

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、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8天降溫7攝氏度。論文于近日發表在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生交聯而形成，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模擬，得到不同結構的水凝膠。因此，在醫療、環境等領域，水凝膠都被認為是具有各種功能潛力的材料。

由于易于實現和潛在的高冷卻能力，蒸發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，能夠為欠發達地區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。這樣，這種材料作為包裝的時候，就能夠提供涼爽干燥的環境。

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。

目前現有系統依賴冷藏車或存儲設施，在裝載和卸載過程中可能發生溫度峰值。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。目前，有一家初創公司正在開發這種大規模加工技術，用以制造隔熱窗戶。 （摘自美《深科技》） （編輯/克珂）