理大学者研发智能软体机器人防护衣 自动调温隔热 保障高温环境工作安全

全球暖化持续加剧，令大众饱受高温天气的煎熬，而保持人体热舒适度对于高温环境下的工作人士尤为重要。香港理工大学（理大）利民先进纺织科技青年学者、时装及纺织学院副教授寿大华博士带领的研究团队，成功研发首款采用软体机器人纺织物料，可适应环境温度变化而自动调温的智能防护衣，同时有效隔热透气，保障高温环境下的工作安全。研究结果已于知名国际跨学科綜合期刊《Advanced Science》上发表。

维持合适体温是保持生活質素和促进工作效率的关键因素之一。相反，高温环境会增加热压力，加重身体能量消耗，为健康带来威脅，包括加剧心血管疾病、糖尿病、精神健康和气喘问题，同时增加传染病传播风险。根据世界卫生组织的数据，2000 年至 2019 年期间，全球每年约 48.9 万人因高温相关原因死亡，其中在亚洲和欧洲的个案分别佔 45% 及 36%。

热防护衣是保护极端高温下工作人士的重要装备，尤其是需要身处火災现场的消防员和长期在户外工作的建築工人。然而，传统防护衣的热阻固定不变，在常温环境下穿着容易因过热造成不适；若用于火災现场和极端高温环境，其隔热效能又未必足够。为此，寿大华博士及其研究团队研发了一款智能软体机器人防护衣，可以根据用家身处的环境温度自动调节隔热效能，在不同温度 下提供卓越的热防护和热舒适度。

研究的灵感源于自然界的仿生学，例如鸽子主要基于结构变化的自适应热调节机制。鸽子常利用羽毛在皮肤附近形成一层空气间隙，减少热量流失于环境中。而当温度下降时，鸽子会竖起羽毛使其变厚且蓬鬆，以积蓄大量静止空气，增加热阻来提高保暖效果。

团队开发的防护衣采用自动调节热温度的软体机器人纺织布，借鑑人体外骨骼排列和分布的网狀结构，将软体驱动器置于防护衣内相应支撑区域。其热适应原理是在软体驱动器中封装无毒不燃的低沸点液体，在环境温度升高时，封装的液体由水态变成气态，令软体驱动器膨胀，并使纺织物料结构变厚，静止空气层因此扩大，使热阻提升一倍多（从 0.23 Km²/W 提升至 0.48Km²/W）。当防护衣的外表面温度达到摄氏 120 度，相比于传统热防护衣，这种低成本的智能防护衣内表面温度可降低摄氏 10 度以上。

另外，这种基于聚氨酯的软体机器人纺织物料擁有柔软、坚韧及耐用的特点，相比形狀记憶合金热敏防护衣，質感更贴肤舒适，亦可任意调整形狀，有助广泛应用于不同类型的防护衣；即使经过严格洗涤测试，也不会出现渗漏情况。这款纺织物料的多孔间隔针织结构亦可显着减少对流热传导，令防护衣保持高透湿度。此外，这款软体机器人防护衣既轻巧，又毋需热电晶片或循环液冷却系统进行冷却或加热，即在不消耗任何能量的情况下仍能有效调节温度。

寿大华博士表示：「穿着厚重的消防服会感到非常闷热，当消防员离开火场脱下装备后，靴子有时候甚至可倒出近一磅汗水。这激发了我去开发一种能适应不同环境温度、同时具备良好透气性的防护衣。我们研发的智能软体机器人防护衣能适应不同季节和气候、各种工作和生活条件，以及室内外环境温差等，令用家在高温及极端环境下获得持续的热舒适体感。」

展望未来，寿博士认为这项创新技术有望广泛应用于运动服、医疗保健服、户外装备等领域，以及作为建築用热适应纺织隔热材料，达致节能的效果。他的团队亦扩展软体机器人服装技术的应用层面，在创新科技署和香港纺织及成衣研发中心资助下，研发出适用于低温环境或气温驟降的高透湿充气外套和保暖服，有望帮助野外遇困人士在恶劣环境中维持正常体温。

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