夏天如約而至，城市的每個角落都仿佛置身於一個巨大的火爐之中，遭受著高溫天氣的烘烤，酷熱現象變得越來越嚴重，給人們的生活帶來了極大的挑戰。
在這樣炎熱的季節裏，有人透過電扇和空調抵禦高溫的天氣，有人選擇逃離悶熱的都市，前往郊區尋找一絲清涼。那麽，為何郊區會比城市更為涼爽呢？
說到城市和郊區的溫差，就不得不談一談「熱島效應」。
熱島效應是指一個地區的氣溫高於周圍地區的現象，這種現象在氣象圖上形成類似孤島的高溫區域，因此得名「熱島」。熱島效應通常出現在城市中，因此也被稱為城市熱島效應。
熱島效應。圖片來源於網絡
城市中的居民
如何有效應對熱島效應
提高生活的舒適度
2024 年 6 月 14 日，科學家在【科學】（Science）雜誌上發表了一篇關於新型輻射冷卻織物的文章，有望提高人們在高溫天氣下的身體舒適度，降低城市熱島效應對人體的影響。
研究成果發表於【科學】雜誌 （圖片來源：【科學】雜誌）
這種輻射冷卻織物
是如何做到降溫的
研究者制備的中紅外光譜選擇性分層紡織品（SSHF）由三層組成，分別是聚甲基戊烯（PMP）納米-微米混合纖維層、銀納米線（AgNWs）層和羊毛織物層。
其中，表面的聚甲基戊烯（PMP）納米-微米混合纖維層具有較寬的尺寸分布和特有的化學鍵，可以實作大氣透射窗（ATW） 光譜範圍內高的吸收率。 大氣透射窗（ATM）是指太陽輻射光透過大氣層時透射能力很強的波段範圍，該部份光可以直達地表，對地表溫度的升高有著很大的作用。
中間的銀納米線層在整個中紅外區域具有高反射率，可以有效防止城市基礎設施的紅外線傳遞到人體，降低城市基礎設施的熱輻射對人體的影響。
底部的羊毛織物則可以透過紡織品和皮膚之間的空氣間隙吸收人體皮膚的熱輻射，並透過銀納米線層進一步將熱量傳導到頂部的 PMP 織物，從而實作熱量從人體表面傳遞到大氣中達到冷卻的效果。
中紅外光譜選擇性分層紡織品的結構和可穿戴效能 a.紡織品的結構；b.紡織品在室外環境中的輻射換熱示意圖；c.不同材料的中紅外發射率；d.羊毛織物對人體熱輻射吸收的影響；e-i.可穿戴性研究結果（圖片來源：參考文獻1）
實驗結果表明，該研究制備的中紅外光譜選擇性分層紡織品（SSHF）在 1010 W/m² 的峰值太陽強度下，可以將溫度顯著降低約 6.2℃，這歸因於該紡織品能夠有效地將熱量釋放到外界，同時選擇性地阻擋來自地面的熱輻射。在模擬城市環境的實驗中，中紅外光譜選擇性分層紡織品（SSHF）在白天和夜間分別比傳統設計的輻射冷卻品低 2.3°C 和 0.2°C 。
該冷卻紡織品的多孔結構還可以提供良好的透氣性，促進了人體汗液的自然擴散，避免了悶熱給人體帶來的不適。此外，該冷卻紡織品表現出較強的疏水性和較強的機械效能，在保證自身清潔的同時還能達到高耐用性，符合可穿戴性衣物的要求。
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可穿戴的輻射冷卻品為應對城市熱島效應提供了一種創新且有效的個人降溫方案，不僅有助於減少空調的使用降低能耗，還能預防與熱相關的健康問題。期待這種高科技產品的量產，為城市居民帶來舒適的體驗，為高溫作業人員帶來一份清涼。
參考文獻
[1]Ronghui Wu et al., Spectrally engineered textile for radiative cooling against urban heat islands[J].Science, 2024.
[2]Cui C et al., Hierarchical-porous coating coupled with textile for passive daytime radiative cooling and self-cleaning[J].Solar Energy Materials and Solar Cells, 2022.
[3]白楊,王曉雲,姜海梅,等.城市熱島效應研究進展[J].氣象與環境學報, 2013.
[4]盧敬華,李國平.城市熱島效應的分析[J].成都氣象學院學報, 1991.
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出品丨科普中國
作者丨石暢 物理化學博士
監制丨中國科普博覽
責編丨楊雅萍
審校丨徐來、林林
