世衛數據顯示在2000年至2019年,全球每年約48.9萬人因高溫相關原因死亡,其中在亞洲和歐洲的個案分別佔45%及36%。理大成功研發自動調溫的智能防護衣,保障高溫環境下的工作安全。

理大利民先進紡織科技青年學者、時裝及紡織學院副教授壽大華及其研究團隊,研發一款智能軟體機械人防護衣,可以根據用家身處的環境溫度自動調節隔熱效能,在不同溫度下,提供熱防護和熱舒適度。

研究團隊指,研究的靈感源於自然界的仿生學,例如鴿子主要基於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,減少熱量流失於環境中。當溫度下降時,鴿子會豎起羽毛,使其變厚且蓬鬆,以積蓄大量靜止空氣,增加熱阻來提高保暖效果。

封裝液體調節

團隊開發的防護衣,採用自動調節熱溫度的軟體機械人紡織布,借鑑人體外骨骼排列和分布的網狀結構,將軟體驅動器置於防護衣內相應支撐區域。

其熱適應原理,是在軟體驅動器中,封裝無毒不燃的低沸點液體,在環境溫度升高時,封裝的液體由水態變成氣態,令軟體驅動器膨脹,並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,相比於傳統熱防護衣,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。

此種紡織物料有柔軟、堅韌及耐用的特點,相比形狀記憶合金熱敏防護衣,質感更貼膚舒適,亦可任意調整形狀,有助廣泛應用於不同類型的防護衣;即使經過嚴格洗滌測試,也不會出現滲漏情況。其多孔間隔針織結構,亦可顯著減少對流熱傳導,令防護衣保持高透濕度。

另外,此種紡織物料輕巧,毋需熱電晶片或循環液冷卻系統進行冷卻或加熱,即在不消耗任何能量的情況下仍能有效調節溫度。

消防員激發發明 望用於運動服等

壽大華表示,穿著厚重的消防服會感到非常悶熱,見到消防員離開火場脫下裝備後,靴子有時候可倒出近一磅汗水,激發他研發能適應不同環境溫度、同時具備良好透氣性的防護衣。

他認為這項創新技術,有望廣泛應用於運動服、醫療保健服、戶外裝備等,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械人服裝技術的應用層面,在創新科技署和香港紡織及成衣研發中心資助下,研發出適用於低溫環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境中,維持正常體溫。

上述研究結果已於知名的國際跨學科綜合期刊《Advanced Science》上發表。◇

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