随着全球气候变暖,建筑降温正成为越来越紧迫的难题。这不仅关乎居住舒适度,更直接影响人体健康。以英国为例,英国国民保健制度(NHS)90% 的建筑存在过热风险,对患者和医护人员产生连锁影响。
而空调作为最主流的降温手段,本身却在加剧问题。全球空调已造成约 3% 的温室气体排放,其能耗还给本已面临需求增长的电网带来进一步压力。降温,需要一条不依赖电力的新路径。
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。
这种仿象皮裂纹降温水泥砖的表面布满工程化的裂纹网络,能像大象皮肤一样捕获并留存水分,再通过缓慢蒸发持续带走热量,实现无需电力的被动降温。
二、核心原理: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,但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。
仿象皮裂纹降温水泥砖的裂纹充当"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。
三、测试数据:最高 20°C 温差
测试数据印证了这种设计的威力。在模型房屋实验中,铺设这种降温砖的室内温度保持在约 32°C,而使用两种商用灰泥表面的对照组分别达到 42°C 和 52°C。
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。
四、研究团队与未来应用
该研究由建筑师多里特·阿维夫(Dorit Aviv)和材料科学家舒·杨(Shu Yang)领衔,相关成果发表于《先进材料》(Advanced Materials)。
目前仿象皮裂纹降温水泥砖技术仍处于原型阶段,宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)的研究团队正在解决耐久性、用水量和成本等实际问题,未来有望通过喷涂方式应用于现有建筑表面。
大自然花了数百万年进化出的生存智慧,往往是最精妙的工程方案。大象用皱纹在非洲大草原上保持凉爽,人类则把同样的原理刻进水泥,为炎热城市开出一剂低能耗的清凉药方。