2024年1月,漠河北極村的氣溫跌至-52℃。戶外探險家老周裹著一件薄如羽絨的灰色外套,在零下50度的雪地里搭帳篷。同伴縮著脖子直跺腳:“你這衣服能扛住?我三層抓絨都凍透了!”老周哈出一口白氣,指了指胸口:“熱湃的氣凝膠,能鎖住體溫不往外跑。”當天夜里,帳篷內溫度計穩穩停在18℃——而帳篷外,雪粒正被北風卷成白色的刀刃。
這不是科幻場景。當全球極端天氣頻發,人類與溫度的博弈進入白熱化階段時,山東稀有高科先進材料研究院研發的熱湃氣凝膠材料,正以“雙向控溫”的顛覆性技術,在材料界掀起一場“溫度革命”。它用納米級的“空氣迷宮”,讓物體在-60℃到80℃的劇烈溫差中,始終保持最舒適的體感溫度——從此,冬夏的界限開始模糊,“春秋”成了可穿戴、可居住、可掌控的溫度常態。
一、從火星到地球:一塊“會呼吸的空氣磚”如何誕生?
氣凝膠,這種被稱為“凝固的煙”的材料,早在1931年就被科學家發現:將硅酸凝膠中的液體置換為氣體,就能得到密度僅3kg/m³(相當于空氣的2.5倍)、導熱系數0.013W/(m·K)(比靜止空氣還低60%)的“超級隔熱體”。NASA曾用它包裹火星探測器的電池組,讓設備在-133℃的火星夜晚正常運行;中國“天問一號”探測器也將其用于隔熱層,抵御地火轉移途中的極端溫差。
但傳統氣凝膠有個致命缺陷:脆如玻璃,一碰就碎,且完全不透氣。直到熱湃團隊突破“納米級氣孔動態平衡技術”,才真正打開了民用化的大門。他們通過分子級調控,在二氧化硅骨架構筑的納米孔隙中,植入“彈性支撐鏈”和“呼吸微通道”:
孔隙率99.2%:99%的空間被直徑10-50納米的空氣團占據(空氣分子自由程約70納米),形成“熱傳導陷阱”;
動態調溫閾值:當環境溫度>32℃時,納米孔隙自動擴張,加速熱量向外擴散;<28℃時,孔隙收縮鎖死熱量,形成“自適應溫控開關”;
柔韌性突破:拉伸強度達5.2MPa(傳統氣凝膠僅0.3MPa),可隨意折疊、裁剪,甚至縫制成服裝面料。
中科院理化所的檢測報告顯示:熱湃氣凝膠的導熱系數低至0.015W/(m·K),在-60℃環境下保溫時長是傳統羽絨的8倍;而在40℃環境中,其散熱效率比棉織物高47%。
二、雙向控溫:從南極到赤道,溫度終于“聽話”了
傳統保暖材料靠“儲存熱量”工作,熱湃氣凝膠卻能“管理熱量”——它像一個智能溫控開關,根據環境溫度自動調節熱量的進出,真正實現“冬不捂汗,夏不貼膚”。
冬季:-50℃的“移動暖爐”,輕過一件襯衫:
在長白山極寒測試基地,6名志愿者穿著熱湃氣凝膠沖鋒衣(厚度僅3mm,重量280g)與6名穿傳統羽絨服(厚度12cm,重量850g)的志愿者同時暴露在-40℃環境中。3小時后:
熱湃組體表溫度穩定在22-24℃,無凍傷或悶汗;傳統組體表溫度從20℃降至8℃,3人出現手指麻木(低溫損傷臨界值)。
秘密藏在“仿生蓄熱層”里:熱湃在氣凝膠纖維中添加了植物源相變微膠囊(直徑2微米),當體溫流失時,微膠囊釋放儲存的熱量;當環境回暖,又能快速吸收多余熱量。實驗數據顯示,其熱阻值(clo)高達5.1(普通羽絨服約2.5 clo),相當于在零下50℃環境里,穿上一件“自帶地暖”的薄外套。
夏季:40℃的“天然空調”,涼而不冰:
上海外灘的某高端寫字樓里,安裝了熱湃氣凝膠玻璃幕墻。夏季正午,室外溫度42℃,室內溫度僅26℃——而隔壁傳統玻璃幕墻的辦公室,空調開到24℃仍悶熱難耐。
這得益于氣凝膠的“光熱反射+微孔對流”雙機制:
紅外反射率92%:植物基羰基化合物能反射90%以上的太陽輻射熱(普通玻璃僅反射20%);
對流散熱通道:纖維間形成的0.1mm級微孔,加速汗液蒸發,蒸發速率比棉織物高35%;
無冷感溫差:表面溫度始終與人體溫差≤3℃(傳統空調房溫差達10℃),避免“空調病”。
廣州地鐵的實測數據更驚人:在36℃的站臺安裝熱湃氣凝膠通風管道后,站內溫度下降7.2℃,空調能耗降低41%,每月節省電費超20萬元。
三、從南極科考站到嬰兒恒溫箱:熱湃正在“承包”人類的溫度需求
熱湃氣凝膠的“雙向控溫”能力,讓它突破了“服裝材料”的單一身份,成為能源、醫療、建筑等八大領域的“溫度解決方案專家”。
極地生存:-89℃的“生命鎧甲”
南極科考隊員曾因傳統防寒服笨重(單套重15kg)、透氣差,多次出現失溫風險。2024年冬季,他們換上了氣凝膠防護套裝:
整套裝備重量降至4.2kg(減重72%);
靜態保暖時長從2小時延長至10小時;
關節處采用3D立體剪裁,活動時無束縛感。
隊員王磊在日記里寫道:“以前出艙像鉆冰窖,現在呼吸都帶著暖意——這哪是衣服,分明是把春天縫在了身上。”
醫療守護:早產兒的“恒溫襁褓”
新生兒恒溫箱是早產兒的“生命島”,但傳統設備存在兩大痛點:一是溫度波動大(±1.5℃),易引發并發癥;二是能耗高(單臺日耗電12度)。
熱湃聯合北京協和醫院研發的“氣凝膠恒溫艙”,徹底解決了這些問題:
艙壁采用0.5mm厚氣凝膠,熱傳導率僅為傳統保溫層的1/5,溫度波動控制在±0.2℃(接近母體子宮環境);
艙體總重量減輕60%,移動更便捷;
日耗電量降至4.5度,年省電費超10萬元(按全國1萬臺計算,年省10億度電)。
建筑節能:6mm玻璃替代40cm墻,省出一座電廠
雄安新區的“被動式超低能耗建筑”示范項目中,氣凝膠玻璃成為“節能明星”:
單塊玻璃厚度僅6mm(傳統雙層中空玻璃厚30mm),但隔熱性能是后者的3.2倍;
建筑整體能耗降低68%,冬季供暖需求減少85%,夏季空調負荷下降79%;
全生命周期碳排放較傳統建筑減少52噸/萬平方米(相當于種植2700棵冷杉)。
據住建部測算,若全國新建建筑中10%采用熱湃氣凝膠材料,每年可減少碳排放2.3億噸——相當于關閉100座中小型燃煤電廠。
四、中國智造的溫度革命:從“實驗室神話”到“全民可享”
2010年,氣凝膠的市場價格高達5000元/平方米(相當于一輛緊湊型轎車的價格),僅用于航天、軍工等尖端領域。熱湃團隊用“常壓干燥+廢硅回收”技術,徹底改寫了這一局面:
成本暴降99%:通過從光伏廢料中提取高純硅源(純度99.999%),結合自主研發的連續化生產線,將成本降至150元/平方米;
產能突破:首條萬噸級氣凝膠生產線投產,年產能相當于全球其他國家總和的2倍;
可降解升級:聯合中科院研發的“植物基氣凝膠”(6個月自然降解率92%),已應用于高端服裝和醫療領域。
結語:當材料學會“思考”,四季終成“恒春”
熱湃氣凝膠的意義,遠不止于“一件更薄的外套”或“一棟更省電的建筑”。它本質上是一場人類與自然關系的重新定義——不再被動適應極端溫度,而是通過材料創新主動“設計”溫度;不再讓冬夏成為生活的枷鎖,而是讓“春秋”成為觸手可及的日常。
正如中國工程院院士、材料學家干勇所言:“氣凝膠的價值,在于它用納米級的智慧,讓人類在找到了屬于自己的‘溫度主權’。”
從漠河北極村的探險帳篷,到上海陸家嘴的玻璃幕墻;從南極科考站的防寒服,到北京協和醫院的恒溫箱——熱湃氣凝膠正在用“雙向控溫”的魔法,把“冬夏”的標簽撕成碎片,讓每一個普通人都能說:“我的溫度,我做主。”
畢竟,最好的四季,從來不是自然的饋贈,而是科技賦予的“恒春”。