在极端高温环境中，消防员的隔热防护服对于保障个人安全至关重要。然而，传统防护服的热阻固定不变，这可能导致在中等温度条件下过热和不适，而在极端火灾和其他高温环境中，其隔热效果又可能不足以提供充分保护。为解决这一问题，香港理工大学团队研发了一种智能软体机器人服装，能够在高温环境中自动调节温度并提供隔热保护，为人们在各种温度条件下提供更出色的个人防护和热舒适度。

其研究灵感源于自然界中的仿生学，比如鸽子的适应性体温调节机制，主要基于结构变化。鸽子利用羽毛在皮肤周围形成一层空气层，以减少向环境的热量散失。当气温下降时，它们会竖起羽毛，从而困住大量静止的空气，增加热阻并保持体温。

图1 自动热适应智能软体机器人织物原理与结构图

研究开发的防护服内嵌入了类似人体网状外骨骼设计的软体驱动器，其中封装了一种无毒、不易燃且沸点低的液体。当环境温度升高时，这种热刺激系统会将液体转化为气体，使软体驱动器膨胀，织物基质增厚，从而增大静止空气层的间隙，将热阻从0.23km2/W提升到0.48km2/W。即使外表面温度达到120℃，这种智能防护服内表面温度比传统隔热防护服能够低10℃以上。

图2 智能织物防护服工作效果

这种独特的软体机器人织物由热塑性聚氨酯制成，柔软、有弹性且耐用。值得注意的是，它比嵌入形状记忆合金的温度响应性服装更亲肤、更贴合，适用于多种防护服的调节。在经过严格的洗涤测试后，软驱动器未出现任何泄漏迹象。这种材料的多孔、间隔针织结构还能显著减少对流热传递，同时保持高透气性。这种轻质软体机器人服装无需依靠热电芯片或循环液体冷却系统来散热或导热，能够自行有效调节温度，且不消耗任何能量。

软体机器人织物防护服不仅可用于消防员防护，也适用于低温环境或气温骤降的情况，因此在户外装备、建筑隔热保温等领域有广阔的应用前景。

沈阳消防研究所摘自：Zhang,et al.Soft Robotic Textiles for Adaptive Personal Thermal Management.Advanced Science,11(21):2024

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