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团队|清华大学曹彬团队︱为冰雪运动研发“智能加热保暖”装备( 二 )


研发实验系统收集人体数据
知道人有多冷后 ， 接下来就要给人补充热量 。
曹彬解释称 ， 由于在开放环境下 ， 热量会不停散发 ， 无法采用在封闭空间内进行取暖和保暖的常规方法 。 因此 ， 这项研究从理论到解决方案 ， 都沿着一个思路——从人的个体尺度上去考虑问题 ， 要把所有热量都给到人 。
那么 ， 极端低温环境下人需要多少热量 ， 以及应该给人的哪些部位补充热量才最为有效和舒适？曹彬告诉采访人员 ， 这需要研究人的身体各个部位在寒冷环境下加热的敏感性来得出答案 。
为解决这一问题 ， 曹彬团队开发出了一个“人体全身多点位加热实验系统” ， 由一套“加热服”和后台程序构成 。 “加热服”看起来是一套薄薄的贴身衣服 ， 各个部位设置有加热片 ， 同时可以在平板电脑上进行操控和交互 。
受试者穿上“加热服”之后 ， 程序界面可以看到并选择不同部位、设置不同的加热温度 。 “比如 ， 想给腹部加热到35℃ ， 或是给腿部加热到37度 ， 都可以在程序界面进行设置 ， 继而加热服会按照程序的设定进行加热 。 ”曹彬表示 。
通过进行一定数量的真人受试者实验 ， 曹彬团队总结出规律 ， 找到了在长时间低温环境下 ， 人们普遍会倾向于给身体哪些部位进行加热 ， 以及加热到多少摄氏度会达到较为舒适的状态 。
智能马甲、坐垫给人高效补充热量
前期研究完毕 ， 最后一步是依据理论数据把加热设备做成实物 。 沿着“个体尺度”思路 ， 曹彬团队最终决定 ， 采用可穿戴方式来实现这一措施落地 。
经过反复推敲 ， 团队最终研发出了两种装备形态——一种是便携式的加热坐垫 ， 另一种是可穿戴在身上的智能加热马甲 。
团队|清华大学曹彬团队︱为冰雪运动研发“智能加热保暖”装备
文章图片

团队研发的智能加热保暖装备 。 受访者供图
这两种装备的原理相近 ， 都采用了柔性石墨烯发热材料 ， 通过其电热效应 ， 通电后可以起效发热；且材料本身是软的 ， 人坐在上面产生形变也没有关系 。
“如果不考虑保温 ， 热量很快就散掉了 。 ”在开放环境下 ， 除了加热 ， 保温也非常重要 。 在保温性能上 ， 曹彬团队采用了轻薄的保温材料叠加态 ， 置于坐垫底层和马甲外层 ， 来阻断热量向下、向外散发 ， 保证热量集中、高效地传递给人 。 “坐垫上表面温度能够达到40摄氏度以上 ， 同时由于具备隔热性能 ， 如果去摸它的下表面 ， 会发现是很凉的 。 ”曹彬称 。
关于可穿戴加热装备 ， 之所以做成马甲形态而不是外衣 ， 曹彬解释称 ， 马甲比较灵活且贴身 ， 便于大家搭配自己的外套 ， 也更有利于热量的有效利用 。 同时 ， 给这件马甲也配了手机端小程序 ， 使用者可以自行进行交互操作 ， 通过简明的示意图选择加热部位、调整温度 。

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