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冰馬甲、自帶“空調”防護服……這些“消暑神器”有何奧秘？ 新科普

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本文轉自：上觀新聞
冰馬甲、自帶“空調”防護服……這些“消暑神器”有何奧秘？ 新科普
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“穿上冰袋背心 ， 舒服了 ， 涼快了！”這幾天 ， 上海連續出現了超過40℃的高溫天 。 在室外進行核酸采樣的“大白”們也穿上了各種新式防護服——冰馬甲、自帶“空調”防護服、半導體冷片降溫服……這些新式“消暑神器”究竟有何奧秘？解放日報·上觀新聞采訪人員專門采訪了上海理工大學能源與動力工程學院制冷與低溫工程研究所的王佳韻老師 。
冰馬甲、自帶“空調”防護服……這些“消暑神器”有何奧秘？ 新科普
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核酸采樣人員穿著藍色的“冰馬甲”在采樣 。 （李蕾攝影）
冰馬甲
冰鎮馬甲可以降溫 ， 但是不同的材質 ， 降溫效果也不同 。
王佳韻介紹 ， 一般的冰鎮馬甲降溫的原理其實就是口袋中放了冰袋 ， 用冰袋冰鎮降溫 。 不過這種冰鎮馬甲降溫效果一般是2-3個小時 。
有的冰馬甲 ， 用凝膠作材料 。 凝膠是含有大量水的膠狀固體 ， 內部有大量的親水基團 ， 可吸收超過自身成百上千倍的水 。 由于水的比熱大 ， 因此凝膠是良好的儲冷材料 。 和液態水相比 ， 凝膠作為固態 ， 其形狀可任意加工 。 用固態水對冷量進行保存 ， 冷凍后可保持20分鐘至40分鐘的冷量 。
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核酸采樣人員穿著藍色的“冰馬甲”在采樣 。 （李蕾攝影）
這種“冰馬甲”穿在身上 ， 冰冰涼涼的 ， 在和人體進行熱交換過程中 ， 實現了冷量的釋放 。 王佳韻補充說 ， 不過這種“凝膠”冰馬甲 ， 自重較大且不夠透氣 。
行走的“空調”——空氣壓縮制冷防護服
大家會看到 ， 一些“大白”的防護服充了氣 ， 鼓鼓囊囊的 。 走近一看 ， 防護服的后頸處有一個管道口 ， 通過一根空調管道 ， 與后背背著的白色“空調機”相連 ， 源源不斷的冷風通過管道輸送到衣服內部 ， 讓衣服“膨脹”起來 。 “空調機”可大可小 ， 比較常見的是長寬28厘米 ， 兩側是排氣扇 ， 右側有兩個圓形的小按鍵 ， 醫務人員可手動調節風速大小 ， 既方便又人性化 。
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空調防護服 。 （來源：新華社）
相較于傳統防護服 ， 這種防護服更加輕便清爽 ， 體感溫度在26℃—29℃之間 。 “空調機”背上去也不是很重 ， 風吹上去很涼爽 ， “空調”送的風方便排汗 ， 能瞬間蒸發貼身汗水 ， 里邊衣物就不會濕透貼在身上了 。
王佳韻介紹 ， 這種“空調機”運用的是空氣壓縮制冷技術 ， 其原理是氣體或其他物質在被壓縮后本身是變熱的 ， 當熱量釋放后 ， 在解除壓縮狀態后 ， 其體積恢復到被壓縮前的狀態 ， 這一過程是吸熱反應 ， 借此可使周圍的溫度降低 。 空氣壓縮防護服 ， 用空氣壓縮機吸入環境空氣并壓縮 ， 在需要制冷的時候解除其壓縮狀態 ， 壓縮氣在膨脹過程中吸熱 ， 從而實現制冷降溫的效果 。
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探秘空調防護服 。 （來源：新華社）
半導體制冷片降溫服
這種防護服里 ， 加入了半導體制冷片 。 半導體制冷片 ， 是典型的熱電制冷技術 。 王佳韻介紹 ， 半導體制冷是利用特種半導體材料構成的P-N結 ， 形成熱電偶對 ， 通過直流電制冷的一種新型制冷方法 。 熱電片的厚度約2-3毫米 。 通過耗電的形式在兩端形成溫差 ， 最大溫差能達到60℃ 。 只要能及時把熱端的熱量散出去 ， 就能保持冷端的低溫 。
其實 ， 半導體制冷片使用的原理是帕爾貼效應 。 帕爾貼效應即當有電流通過不同的導體組成的回路時 ， 除產生不可逆的焦耳熱外 ， 在不同導體的接頭處隨著電流方向的不同會分別出現吸熱、放熱現象 。 半導體制冷片是一個熱傳遞的工具 。 當一塊N型半導體材料和一塊P型半導體材料聯結成的熱電偶對中有電流通過時 ， 兩端之間就會產生熱量轉移 ， 熱量就會從一端轉移到另一端 ， 從而產生溫差形成冷熱端 。