今年全球已出现大规模热浪，墨西哥、印度、巴基斯坦和阿曼等国的城市气温均接近或超过 50 摄氏度(122 华氏度)。
随着全球气温和城市人口的增加，全球城市已成为“城市热岛”，拥挤的环境以及路面和摩天大楼散发的热辐射使城市温度升高。预计到 2050 年，全球 68% 的人口将居住在城市，这是一个日益严重的致命问题。
在今日发表在 《科学》杂志上的一篇论文中， 芝加哥大学普利兹克分子工程学院(PME)的研究人员 详细介绍了一种新型可穿戴织物，它可以帮助城市居民抵御全球气候变化导致的酷热带来的最严重影响，可应用于服装、建筑和汽车设计以及食品储存。
在亚利桑那州阳光下的测试中，该材料比用于户外耐力运动的宽带发射织物低 2.3 摄氏度(4.1 华氏度)，比常用于衬衫、连衣裙和其他夏季服装的商业化丝绸低 8.9 摄氏度(16 华氏度)。
研究小组希望，这将帮助许多人避免今年全球人口中心出现的因高温住院和死亡的情况。
“我们需要减少碳排放，让我们的城市实现碳负排放或碳中和，” PME 助理教授 Po-Chun Hsu 说道。“但与此同时，人们也感受到了高温的影响。”
“你必须考虑环境”
现有的户外运动降温织物的工作原理是将太阳光反射成漫射模式，这样就不会使旁观者眼花缭乱。但在城市热岛中，太阳只是热源之一。虽然太阳从上方炙烤，但建筑物和人行道发出的热辐射会从侧面和下方使城市居民感受到灼热。
这意味着，当预计未来几周亚利桑那州、内华达州、加利福尼亚州、东南亚和中国的城市居民遭遇大规模热浪时，许多在实验室测试中表现良好的材料将无法帮助他们。
“人们通常关注冷却纺织品的性能或材料设计，”论文共同第一作者、PME 博士后研究员 Ronghui Wu 说道。“要制造出一种有可能应用于现实生活的纺织品，你必须考虑环境。”
考虑环境的一个简单例子是人们站立。他们穿着可以反射直射阳光的材料，但只有他们的帽子、肩部覆盖物和鞋面(约占他们衣服的 3%)会直面直射的光线。其余 97 件衣服被从侧面和下方传来的热辐射加热，而宽带发射器织物无法抵御这种热辐射。
太阳和人行道的热量不同。设计一种能够保护穿着者免受太阳和人行道热量影响的材料对团队来说是一项重大的工程挑战。
“太阳是可见光，热辐射是红外线，所以它们有不同的波长。这意味着你需要一种同时具有两种光学特性的材料。这非常具有挑战性，”共同第一作者、PME 博士生 Chenxi Sui 说道。“你需要利用材料科学来设计和调整材料，以便在不同波长下产生不同的共振。”
舒适的代价
过于频繁地给家里降温意味着地球变暖，空调和制冷系统产生的碳排放会加剧气候变化。
许说：“我们的文明实际上使用了大约 10% 到 15% 的总能源，只是为了让我们无论去哪里都感到舒适。”
然而，高温带来的危险并不是均匀分布的。在美国和日本， 超过 90% 的家庭拥有空调，而在印度和非洲部分地区，这一数字下降到 5%。
PME 团队的新纺织品已获得临时专利，可以帮助提供被动冷却系统，从而补充和减少对能源和成本密集型系统的需求。
其应用范围远不止服装。
加厚版的织物由一层不可见的聚乙烯保护，可用于建筑物或汽车的侧面，降低内部温度，减少空调的成本和碳排放。同样，这种材料还可用于运输和储存牛奶和其他在高温下会变质的食物，从而减少制冷的影响。
“因为这是一个被动过程，所以你可以节省大量的冷却、电力和能源成本，”Sui说。