加州大學洛杉磯分校（UCLA）材料科學家團隊研發出一款創新冷卻裝置，利用聚合物薄膜實現持續散熱，展現可穿戴技術與便攜式應用的巨大潛力。此裝置利用電熱效應，施加電場暫時改變材料溫度，達到冷卻效果。
實驗室測試顯示，原型機能將周圍環境溫度持續降低攝氏9度（約華氏16度），並在約30秒內將熱源溫度降低攝氏14度（約華氏25度）。領導研究的Qibing Pei教授表示，長期目標是開發舒適、實惠、可靠且節能的可穿戴冷卻配件，特別是為在高溫環境下長時間工作者提供幫助。隨著氣候變遷導致氣溫上升，應對高溫已成關鍵健康議題，此技術有望成為解決方案的基礎。
▲ 加州大學洛杉磯分校開發的新型冷卻裝置。（Source：UCLA Soft Materials Research Laboratory，下同）
創新機制基於電熱效應與薄膜堆疊
此冷卻裝置由六層塗有碳奈米管的聚合物薄膜圓形堆疊組成，整體直徑略小於一吋，厚度為四分之一吋。該材料具鐵電特性，施加電場時會改變形狀。當電場開啟時，薄膜層會成對互相壓縮；關閉時則會分開，擠壓其他相鄰層。這種交替壓縮與分離，如手風琴般不斷重複，逐層抽走熱量，實現自我再生冷卻效果。
研究共同作者Hanxiang Wu博士指出，聚合物薄膜透過電路傳輸電荷，使此柔性冷卻裝置比傳統空調更有效率。另一位研究共同作者Wenzhong Yan博士表示，此裝置結合先進材料和精巧結構，將功能直接嵌入結構中，提供節能冷卻，降低複雜性、能源消耗和計算需求。
與傳統空調不同，此技術無需蒸汽壓縮和產生溫室氣體的冷媒，僅靠電力運行，並能使用太陽能等再生能源供電，更具永續性。
▲ 該裝置的聚合物薄膜像手風琴一樣膨脹和收縮，將熱量從熱源中抽走。
可應用在冷卻具有柔性組件的電子產品
Qibing Pei教授表示，由於採用柔性薄膜，此電熱冷卻技術非常適合下一代可穿戴裝置，能幫助人們在嚴苛環境下保持涼爽，並可應用於冷卻具有柔性組件的電子產品。
勞倫斯柏克萊國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory）的材料科學家Sumanjeet Kaur博士，同時為研究共同作者及專利共同發明人。她強調，高效可穿戴冷卻在節能和緩解氣候變遷方面的重要性。
此創新技術的成功開發，象徵可穿戴冷卻技術的重要進展，未來有望廣泛應用，為人們帶來更舒適、節能的生活體驗。
研究成果已刊載於《科學》期刊。
- Beat the Heat: UCLA’s New Cooling Device Drops Temperatures by 16 Degrees Continuously
- A self-regenerative heat pump based on a dual-functional relaxor ferroelectric polymer
（首圖來源：pixabay）
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