理大學(xué)者研發(fā)智能軟件機器人防護衣 自動(dòng)調溫隔熱

全球暖化持續加劇，令大眾飽受高溫天氣的煎熬，而保持人體熱舒適度對于高溫環(huán)境下的工作人士尤為重要。香港理工大學(xué)（理大）利民先進(jìn)紡織科技青年學(xué)者、時(shí)裝及紡織學(xué)院副教授壽大華博士帶領(lǐng)的研究團隊，成功研發(fā)首款采用軟體機器人紡織物料，可適應環(huán)境溫度變化而自動(dòng)調溫的智能防護衣，同時(shí)有效隔熱透氣，保障高溫環(huán)境下的工作安全。研究結果已于知名國際跨學(xué)科綜合期刊《Advanced Science》上發(fā)表。

維持合適體溫是保持生活質(zhì)素和促進(jìn)工作效率的關(guān)鍵因素之一。相反，高溫環(huán)境會(huì )增加熱壓力，加重身體能量消耗，為健康帶來(lái)威脅，包括加劇心血管疾病、糖尿病、精神健康和氣喘問(wèn)題，同時(shí)增加傳染病傳播風(fēng)險。根據世界衛生組織的數據，2000 年至 2019 年期間，全球每年約 48.9 萬(wàn)人因高溫相關(guān)原因死亡，其中在亞洲和歐洲的個(gè)案分別佔 45% 及 36%。

理大利民先進(jìn)紡織科技青年學(xué)者、時(shí)裝及紡織學(xué)院副教授壽大華博士帶領(lǐng)的研究團隊，成功研發(fā)首款采用軟件機器人紡織物料，可適應環(huán)境溫度變化而自動(dòng)調溫的智能防護衣，同時(shí)有效隔熱透氣，保障高溫環(huán)境下的工作安全。

熱防護衣是保護極端高溫下工作人士的重要裝備，尤其是需要身處火災現場(chǎng)的消防員和長(cháng)期在戶(hù)外工作的建築工人。然而，傳統防護衣的熱阻固定不變，在常溫環(huán)境下穿著(zhù)容易因過(guò)熱造成不適；若用于火災現場(chǎng)和極端高溫環(huán)境，其隔熱效能又未必足夠。為此，壽大華博士及其研究團隊研發(fā)了一款智能軟體機器人防護衣，可以根據用家身處的環(huán)境溫度自動(dòng)調節隔熱效能，在不同溫度下提供卓越的熱防護和熱舒適度。

研究的靈感源于自然界的仿生學(xué)，例如鴿子主要基于結構變化的自適應熱調節機制。鴿子常利用羽毛在皮膚附近形成一層空氣間隙，減少熱量流失于環(huán)境中。而當溫度下降時(shí)，鴿子會(huì )豎起羽毛使其變厚且蓬鬆，以積蓄大量靜止空氣，增加熱阻來(lái)提高保暖效果。

團隊開(kāi)發(fā)的防護衣采用自動(dòng)調節熱溫度的軟體機器人紡織布，借鑑人體外骨骼排列和分布的網(wǎng)狀結構，將軟體驅動(dòng)器置于防護衣內相應支撐區域。其熱適應原理是在軟體驅動(dòng)器中封裝無(wú)毒不燃的低沸點(diǎn)液體，在環(huán)境溫度升高時(shí)，封裝的液體由水態(tài)變成氣態(tài)，令軟體驅動(dòng)器膨脹，并使紡織物料結構變厚，靜止空氣層因此擴大，使熱阻提升一倍多（從 0.23 Km2/W 提升至 0.48Km2/W）。當防護衣的外表面溫度達到攝氏 120 度，相比于傳統熱防護衣，這種低成本的智能防護衣內表面溫度可降低攝氏 10 度以上。

另外，這種基于聚氨酯的軟體機器人紡織物料擁有柔軟、堅韌及耐用的特點(diǎn)，相比形狀記憶合金熱敏防護衣，質(zhì)感更貼膚舒適，亦可任意調整形狀，有助廣泛應用于不同類(lèi)型的防護衣；即使經(jīng)過(guò)嚴格洗滌測試，也不會(huì )出現滲漏情況。這款紡織物料的多孔間隔針織結構亦可顯著(zhù)減少對流熱傳導，令防護衣保持高透濕度。此外，這款軟體機器人防護衣既輕巧，又毋需熱電晶片或循環(huán)液冷卻系統進(jìn)行冷卻或加熱，即在不消耗任何能量的情況下仍能有效調節溫度。

壽大華博士表示：「穿著(zhù)厚重的消防服會(huì )感到非常悶熱，當消防員離開(kāi)火場(chǎng)脫下裝備后，靴子有時(shí)候甚至可倒出近一磅汗水。這激發(fā)了我去開(kāi)發(fā)一種能適應不同環(huán)境溫度、同時(shí)具備良好透氣性的防護衣。我們研發(fā)的智能軟體機器人防護衣能適應不同季節和氣候、各種工作和生活條件，以及室內外環(huán)境溫差等，令用家在高溫及極端環(huán)境下獲得持續的熱舒適體感?！?/p>

展望未來(lái)，壽博士認為這項創(chuàng )新技術(shù)有望廣泛應用于運動(dòng)服、醫療保健服、戶(hù)外裝備等領(lǐng)域，以及作為建築用熱適應紡織隔熱材料，達致節能的效果。他的團隊亦擴展軟體機器人服裝技術(shù)的應用層面，在創(chuàng )新科技署和香港紡織及成衣研發(fā)中心資助下，研發(fā)出適用于低溫環(huán)境或氣溫驟降的高透濕充氣外套和保暖服，有望幫助野外遇困人士在惡劣環(huán)境中維持正常體溫。

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