在非洲草原上，大象是少数没有汗腺的大型哺乳动物之一。它们靠皮肤表面深浅不一的裂纹网留存水分，让水分缓慢蒸发带走热量，轻松应对热带高温。

建筑研究者从这种自然机制中获得灵感。

宾夕法尼亚大学（University of Pennsylvania）的研究团队研发出一种仿象皮裂纹的降温水泥砖，把水泥开裂这个通常被视为缺陷的现象，变成了降温的功能。

这种砖不消耗电力，靠留存的水分蒸发降温，为建筑提供了一条新的被动降温路径。

傲多可®商机网（Aodok.com）调研了仿象皮裂纹降温水泥砖的技术原理、测试数据、市场格局和中国企业机遇等情况，供关注绿色建筑与节能技术的网友朋友参考。

（本文汇率基准：1 美元≈6.7 元人民币，2026 年 10 月）

一、仿象皮裂纹降温水泥砖的诞生

2026 年 7 月在美国费城，宾夕法尼亚大学（University of Pennsylvania）工程学院的研究团队给出了一个答案。他们从非洲象的皮肤中找到灵感，研发出一种仿象皮裂纹的降温水泥砖。

非洲象没有汗腺，无法通过出汗降温，但皮肤表面布满深浅不一的裂纹网络。

大象洗澡或喷水后，裂纹能捕获并留存水分，随后缓慢蒸发带走热量，实现高效的被动降温。

这种降温砖以硅藻土与水泥复合为基材，表面布满工程化的可控裂纹网络。

硅藻土的微纳孔隙可实现亚 50 毫秒的快速吸水，裂纹网络则充当毛细通道，把水分输送到砖体各处，再通过缓慢蒸发持续带走热量。

相关研究成果以《仿象皮多孔水泥砖的可编程裂纹网络用于被动降温》（Elephant-Skin-Inspired Porous Cementitious Tiles with Programmable Crack Networks for Passive Cooling）为题，发表于材料学顶级期刊《先进材料》（Advanced Materials）。

研究由韦茨曼设计学院（Weitzman School of Design）建筑学助理教授多里特·阿维夫（Dorit Aviv）与材料科学与工程系主任舒·杨（Shu Yang）教授联合主导，雪城大学（Syracuse University）的昆豪·于（Kun-Hao Yu）参与研究。

韦茨曼设计学院博士生裴智允（Ji Yoon Bae）制作了原型砖。

二、仿象皮裂纹降温砖的技术原理：把"缺陷"变成功能

这一设计的巧妙之处在于把"缺陷"变成了功能。

水泥开裂通常被视为材料劣化的标志，研究团队反其道而行之，主动在砖体表面制造可控的裂纹网络。

裂纹充当"灌溉渠道"，引导水分横向扩散，延长蒸发时间，让一块砖能持续降温数小时而非几分钟。

研究团队测试了不同裂纹密度的效果，发现六边形晶格搭配中等裂纹密度的组合，能最大化水分的横向再分布并延迟排水，从而实现最长时间的持续降温。

红外热成像显示，蒸发主要发生在裂纹边缘，这种边缘主导的蒸发模式能维持长时间的冷却效果。

与传统灰泥表面相比，仿象皮裂纹砖的多孔结构和裂纹网络大大增加了表面积，同时引导水分均匀分布，避免了局部快速干燥导致的降温中断。

三、仿象皮裂纹降温砖的测试数据与实验细节

测试数据印证了这种设计的威力。

研究团队在台式模型建筑屋顶上进行了实验，使用红外加热模拟阳光照射，并配合周期性浇水模拟自然降雨。

在相同的红外加热和浇水循环下，铺设仿象皮裂纹降温砖的室内温度保持在约 32°C（89.6°F），而使用两种商用灰泥表面的对照组分别达到 42°C（107.6°F）和 52°C（125.6°F）。

最高 20°C 的温差，意味着在炎热夏季，这种砖可以大幅减少甚至替代空调的使用。

更关键的是持续时间。实验室测试表明，一次浇水后，这种降温砖的冷却效果可持续长达 20 小时。

相比之下，普通灰泥表面的水分在几小时内就会蒸发完毕，降温效果迅速消失。

整体而言，仿象皮裂纹降温砖可将表面温度降低约 6 至 11°C，具体取决于环境温度、湿度和浇水频率。

四、仿象皮裂纹降温砖的技术优势与挑战

仿象皮裂纹降温砖的优势可以概括为四点：

第一，零电力消耗。完全依靠水分蒸发降温，不消耗任何电力，从根本上避免了空调的能耗和温室气体排放问题。

第二，成本低廉。基材是普通水泥和硅藻土，原材料易得，生产成本远低于辐射降温涂料和相变材料，适合大规模应用。

第三，施工简单。可以做成贴砖直接铺设，也可以研究喷涂工艺应用于现有建筑外墙和屋面，改造难度低。

第四，降温效果显著。室内最高 20°C 的温差，在被动降温技术中属于第一梯队，且一次浇水可持续 20 小时。

但这项技术也面临明显的挑战：

第一，用水量问题。需要定期浇水才能维持降温效果，在干旱缺水地区适用性受限。如何收集雨水、降低耗水量是需要解决的实际问题。

第二，耐久性问题。主动制造的裂纹网络在长期使用后会不会扩大、会不会影响砖体结构强度，需要长期户外测试验证。

第三，规模化生产工艺。如何在生产线上精确控制裂纹的密度、深度和分布，确保每块砖的降温效果一致，是量产的关键。

第四，外观接受度。布满裂纹的表面是否符合建筑审美，消费者和建筑师是否接受，需要市场教育。

第五，冬季反向问题。在冬季或气温较低时，这种砖的蒸发降温会不会导致室内过冷，需要考虑季节性使用策略。

研究团队目前正在重点解决耐久性、用水量和成本等实际问题，为商业化做准备。

五、被动降温技术路线对比：仿象皮裂纹砖与其他方案

仿象皮裂纹降温砖只是被动降温技术的一条路线。

目前全球范围内，主流的被动降温方案主要包括以下五类，各有优劣：

技术路线核心原理典型降温幅度用水量／成本／适用场景代表企业或机构
仿象皮裂纹蒸发降温砖裂纹网络留存水分，缓慢蒸发吸热表面 6 至 11°C，室内最高 20°C需定期浇水／低（水泥基）／高温多雨地区建筑屋面、外墙宾夕法尼亚大学（University of Pennsylvania）
辐射降温涂料或膜高反射太阳光并利用大气窗口红外辐射散热表面 20 至 45°C，内部 10 至 12°C零用水／中高／建筑屋面、储罐、光伏板、通信基站简一科技（GANI）、蔚蓝时代、创冷科技（JSI）、富思特
相变材料（PCM）材料相变时吸收或释放潜热室内 3 至 8°C零用水／中高／建筑墙体、地板、冷链包装杜邦（DuPont）、巴斯夫（BASF）、多家中国企业
传统蒸发降温系统水帘或冷却塔，水直接蒸发吸热室内 5 至 15°C高／低／干燥地区工业厂房、温室传统暖通企业
透气建筑材料多孔材料透气透水，自然蒸发表面 3 至 8°C中／低／透水路面、景观铺装各地建材企业

数据来源：宾夕法尼亚大学（University of Pennsylvania）官方新闻稿及各企业公开资料整理。

从对比可以看出，仿象皮裂纹降温砖的优势在于成本低（水泥基材）、降温幅度大（室内最高 20°C）、施工简单（可喷涂或贴砖），但缺点是需要定期浇水，在干旱地区的适用性受限。

辐射降温涂料的优势是零用水、降温幅度大，但成本较高，且在高湿度地区效果会打折扣。

相变材料的优势是零用水、稳定性好，但降温幅度相对较小，且材料成本较高。

六、被动降温材料的商业化进展与市场规模

被动降温材料正从实验室走向商业化应用，全球市场正在快速增长。

据多家市场研究机构数据，全球零能耗降温材料市场 2025 年规模约 2.5 亿美元（约 16.8 亿元人民币），到 2034 年约 9 亿美元（约 60 亿元人民币），年复合增长率（CAGR）约 15.3%。

其中，被动日间辐射降温（PDRC）材料市场 2025 年约 1.32 亿美元（约 8.8 亿元人民币），2034 年约 3.95 亿美元（约 26.5 亿元人民币），年复合增长率（CAGR）约 14.7%。

相变材料（PCM）市场规模更大，2024 年约 6.28 亿美元（约 42.1 亿元人民币），2030 年约 16.4 亿美元（约 109.9 亿元人民币），年复合增长率（CAGR）约 17.58%。

辐射降温材料整体市场 2025 年约 3.5 亿美元（约 23.5 亿元人民币），2033 年约 8.5 亿美元（约 57 亿元人民币），年复合增长率（CAGR）约 11.5%。

东南亚市场增长尤为迅猛。根据毕马威（KPMG）2025 年报告，东南亚无电被动辐射降温市场 2024 年约 4000 万元人民币，2030 年约 7.5 亿元人民币，年复合增长率（CAGR）约 65%。

商业化方面，辐射降温路线已经走在最前面。中国企业简一科技（GANI）的被动辐射制冷技术入选 2026 年世界经济论坛（World Economic Forum，WEF）达沃斯十大新兴技术，排名全球第 3。

创冷科技（JSI）的无电制冷涂层和膜材已在全球 100 多个项目应用，覆盖 20 余个国家和地区，并获得亿元级 A 轮融资。富思特的无电制冷涂料已应用于储能、储粮、光伏、石化、通信、建筑等多个领域。

政策层面，2025 年 8 月在广东省，中国出台《广东省建筑领域碳达峰专项行动计划》，明确要求 2026 年起新建公共建筑屋面热辐射节能涂层应用比例不低于 85%，并设立 2.3 亿元省级专项资金补贴。

这为被动降温材料的规模化应用提供了政策驱动。

仿象皮裂纹降温砖目前仍处于原型阶段，尚未商业化。

研究团队表示，这种技术未来有望通过喷涂方式直接应用于现有建筑表面，改造成本低，适合大规模推广。

七、被动降温材料对中国企业的机遇与启示

中国是全球最大的水泥生产国和建筑市场，被动降温材料在中国拥有巨大的应用空间。

从市场需求看，中国南方高温高湿地区（如广东、广西、海南、福建等）夏季漫长，空调能耗占建筑总能耗的 40% 以上。

如果被动降温材料能减少 30% 的空调使用，节能潜力巨大。

广东省已经率先出台政策强制推广热辐射节能涂层，其他省份有望跟进。

从产业链看，中国企业在辐射降温路线上已经走在全球前列。

简一科技（GANI）、蔚蓝时代、富思特、创冷科技（JSI）、中建中环、志盛威华等企业都有成熟产品。

但在蒸发降温这条路线上，中国企业的布局还比较少，仿象皮裂纹降温砖提供了一个新的技术方向。

对中国企业的具体启示：

一是水泥和建材企业可以关注蒸发降温砖的技术方向。

中国水泥产能过剩，企业可以与高校合作，将仿象皮裂纹技术转化为功能性建材产品，开辟新的利润增长点。

二是建筑涂料企业可以考虑多技术路线布局。

目前国内企业主要集中在辐射降温涂料，蒸发降温涂料是一个差异化方向，两者甚至可以结合使用，实现辐射降温加蒸发降温的双重效果。

三是工程建设企业可以关注现有建筑改造市场。

中国既有建筑面积巨大，被动降温材料的改造市场规模可能超过新建建筑。仿象皮裂纹砖如果能实现喷涂施工，将非常适合既有建筑的节能改造。

四是海外市场机遇。

东南亚、中东、非洲等高温地区对被动降温材料的需求增长迅速，中国企业的产品和成本优势明显，可以借助"一带一路"倡议拓展海外市场。

五是投资机会。

被动降温材料赛道目前处于早期增长阶段，CAGR 普遍在 15% 以上，部分细分领域超过 60%。创冷科技（JSI）已经获得亿元级融资，未来 3 至 5 年有望出现更多投资和并购机会。

傲多可®（Aodok.com）独家点评

把材料最不受欢迎的缺陷变成最需要的功能，是仿生学送给建筑节能的一份礼物。

1、仿生不是模仿外形，而是借用原理

大象皮肤用裂纹留存水分，靠蒸发散热。

研究团队没有照搬大象皮肤的纹理，而是抓住裂纹网络与水分管理这个原理，把它翻译成水泥基材料的语言。

仿生学的价值，在于把自然界的解决方案抽象成可迁移的工程逻辑。

2、被动降温的两条技术路线之争

辐射降温与蒸发降温代表了两种不同的思路：前者向太空辐射热量，后者靠水分蒸发吸热。

辐射降温零用水、适用范围广，但成本高、在高湿环境效果打折；蒸发降温成本低、降温幅度大，却依赖水源。两种路线并非对立，结合使用可能是更优解。

3、被动降温材料在中国市场的空白与机会

以仿象皮裂纹蒸发降温砖为代表的蒸发降温建材方向，目前在中国还未见有独立公司在运作，中国企业主要集中在辐射降温涂料路线。

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