在全球氣候變化持續(xù)加劇和能源資源愈發(fā)緊張的宏觀(guān)形勢(shì)下，如何在確保節(jié)能環(huán)保的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)高效的溫度調(diào)節(jié)，已然成為當(dāng)下社會(huì)亟待攻克的關(guān)鍵難題。傳統(tǒng)的空調(diào)、冰箱、取暖器等溫控設(shè)備雖然便捷有效，但其高能耗、低效率和對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，促使人們迫切需要探尋更為高效、綠色的溫控方案。

智能熱管理材料技術(shù)的出現(xiàn)，為這一難題提供了全新的解決路徑，有望對(duì)傳統(tǒng)的溫控設(shè)備進(jìn)行變革創(chuàng)新。未來(lái)，我們或許能穿上可自適應(yīng)不同環(huán)境溫度的智能衣物，冬季保暖、夏季送爽。不僅如此，借助智能技術(shù)，房屋或許無(wú)須空調(diào)、取暖器就能自動(dòng)調(diào)節(jié)室溫，穿戴類(lèi)電子設(shè)備或許可以直接借助人體自身體溫運(yùn)行。這些曾看似只存在于科幻作品中的構(gòu)想，正隨著智能熱管理材料技術(shù)的突破，逐步從幻想走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。

什么是智能熱管理材料

智能熱管理材料是一類(lèi)能夠感知并響應(yīng)外部環(huán)境變化，主動(dòng)調(diào)節(jié)其熱性能的材料。這些材料通過(guò)集成多種物理效應(yīng)，如電卡效應(yīng)、輻射制冷效應(yīng)和熱電效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的智能控制。電卡效應(yīng)是指在外加電場(chǎng)的作用下，電介質(zhì)材料的極化狀態(tài)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致材料的熵或溫度發(fā)生變化；輻射制冷效應(yīng)是指材料經(jīng)表面向外界輻射熱量以降溫；熱電效應(yīng)則是指材料在溫差下將熱能轉(zhuǎn)化為電能，或通電流時(shí)產(chǎn)生溫差實(shí)現(xiàn)熱電互轉(zhuǎn)。這三種效應(yīng)的協(xié)同作用，使智能熱管理材料能夠在不同環(huán)境條件下靈活控溫，滿(mǎn)足多樣化的應(yīng)用需求。與傳統(tǒng)的被動(dòng)熱管理材料不同，智能熱管理材料具備自適應(yīng)性，能夠根據(jù)環(huán)境條件的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)其熱傳導(dǎo)、儲(chǔ)存或轉(zhuǎn)換能力，從而在節(jié)能、環(huán)保和提升設(shè)備性能方面展現(xiàn)出巨大的潛力。

智能熱管理材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于智能衣物、建筑物、電子設(shè)備等領(lǐng)域，成為未來(lái)高效能源利用和溫控技術(shù)的重要組成部分。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，智能熱管理材料將在節(jié)能減排、綠色環(huán)保等方面發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

“智能溫控衣物”智能主動(dòng)熱管理材料

智能熱管理材料最具代表性的應(yīng)用之一，便是開(kāi)啟衣物智能化變革。隨著科技的進(jìn)步，衣物不再僅僅局限于保暖和遮體，而是加速邁向智能與功能多元化的全新發(fā)展階段。傳統(tǒng)衣物面對(duì)外界溫度變化，只能被動(dòng)適應(yīng)，而融入智能熱管理材料后，衣物被賦予了主動(dòng)感知并調(diào)節(jié)溫度的“智慧”。它能夠依據(jù)外界溫度實(shí)時(shí)調(diào)整，確保穿著者始終被舒適的溫度環(huán)繞。

基于電卡材料的智能衣物借助含氟的三元共聚物材料與柔性光伏器件的精妙搭配，搭建起一套高效的個(gè)人體溫調(diào)節(jié)衣物系統(tǒng)，成功將人體熱舒適區(qū)拓展至原來(lái)的3倍，溫度范圍由原來(lái)比較狹窄的22℃—28℃，大幅延伸至12.5℃—37.6℃。如此出色的溫控性能，讓這款衣物成為溫差較大地區(qū)居民的福音，即使在極端天氣條件下，也能助力穿著者愜意自如。

“零能耗空調(diào)”智能被動(dòng)熱管理材料

穿棉衣和戴棉帽是被動(dòng)熱管理的體現(xiàn)，房屋內(nèi)外墻保溫也是如此。當(dāng)下，智能熱管理材料在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用，引起各界廣泛關(guān)注。在當(dāng)代社會(huì)，建筑物是能源消耗的“大戶(hù)”，特別是空調(diào)、冰箱、取暖器等這類(lèi)常用的溫控設(shè)備，其持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)不僅耗費(fèi)海量的能源，還產(chǎn)生大量的碳排放，給環(huán)境帶來(lái)沉重的負(fù)擔(dān)。而智能熱管理材料的出現(xiàn)，為破解這一困局帶來(lái)希望，實(shí)現(xiàn)建筑物“零能耗”溫控。

利用光譜選擇性，設(shè)計(jì)智能自切換零能耗雙模式輻射熱管理器件，可以通過(guò)自然中的熱源太陽(yáng)與冷源外太空，實(shí)現(xiàn)輻射制冷和太陽(yáng)制熱，從而展現(xiàn)出高效的輻射熱管理。將這種智能熱管理材料應(yīng)用于建筑外墻和屋頂，它能夠根據(jù)外界溫度的動(dòng)態(tài)變化，智能地對(duì)建筑溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。整個(gè)過(guò)程無(wú)須外部能源輸入，完全依賴(lài)太陽(yáng)能和大氣輻射熱量，這種“零能耗”的溫控方式為建筑領(lǐng)域帶來(lái)革命性變革。

“能源捕捉器”多功能智能熱電材料

基于熱電效應(yīng)的智能熱管理材料，具備的功能遠(yuǎn)超常規(guī)認(rèn)知。它不僅能依據(jù)環(huán)境變化靈活調(diào)節(jié)溫度，維持舒適的熱環(huán)境，還能高效利用環(huán)境中的廢熱轉(zhuǎn)化為電能，成為新型綠色能源。

以人體為例，在日常活動(dòng)過(guò)程中，人體會(huì)釋放出熱量，然而這些熱量以往常常難以得到有效利用。如今，智能熱管理材料的出現(xiàn)改變了這一局面，它能夠?qū)⑦@些被浪費(fèi)的廢熱轉(zhuǎn)化為電能，為可穿戴設(shè)備等小型設(shè)備供電，進(jìn)而成功實(shí)現(xiàn)“自供電”功能。類(lèi)似的技術(shù)還可應(yīng)用于化工廠(chǎng)廢熱回收以及汽車(chē)尾氣余熱利用領(lǐng)域，可將這些原本被白白浪費(fèi)的熱量轉(zhuǎn)化為電能，為各類(lèi)設(shè)備供能，同時(shí)有效降低設(shè)備運(yùn)行溫度，減少因過(guò)熱導(dǎo)致的故障風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而大幅提升設(shè)備的運(yùn)行效率與穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)能源利用與設(shè)備維護(hù)的雙贏。

“節(jié)能新紀(jì)元”綠色創(chuàng)新引領(lǐng)科技發(fā)展

智能熱管理材料的價(jià)值，遠(yuǎn)不僅體現(xiàn)在其直接應(yīng)用層面，更在于它為全球節(jié)能減排事業(yè)注入了強(qiáng)勁動(dòng)力。憑借其優(yōu)化能源使用模式、大幅提升能源利用效率的卓越能力，智能熱管理材料能夠切實(shí)降低人類(lèi)社會(huì)對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴(lài)程度，從源頭上減少碳排放。

作為一種創(chuàng)新性的綠色科技，從“智能溫控衣物”到“零能耗空調(diào)”，再到“能源捕捉器”，智能熱管理材料將廣泛滲透到人們?nèi)粘Ｉ钪?，成為未?lái)智能社會(huì)不可或缺的一部分。隨著技術(shù)的進(jìn)步和普及，智能熱管理材料將為節(jié)能減排和綠色環(huán)保等領(lǐng)域帶來(lái)深遠(yuǎn)影響，這不僅有助于我們快步邁向“雙碳”目標(biāo)，更能在全球范圍內(nèi)，為應(yīng)對(duì)氣候變化、緩解環(huán)境污染等棘手挑戰(zhàn)提供關(guān)鍵支持，引領(lǐng)人類(lèi)走向更加綠色、可持續(xù)的未來(lái)。