寶雞市2025年愛(ài)心歌曲暨健身舞重陽(yáng)節(jié)文藝表演圓滿舉行
原標(biāo)題：金秋重陽(yáng)暖意濃 慈善助老情更長(zhǎng) 寶雞市2025年愛(ài)心歌曲暨健身舞重陽(yáng)節(jié)文藝表演圓滿舉行 10月25日上午，寶雞炎帝園廣場(chǎng)上暖意融融，金秋共歌舞風(fēng)采映重陽(yáng)——寶雞
圖片來(lái)源@視覺(jué)中國(guó)
文 | 學(xué)術(shù)頭條
出汗，似乎是人類(lèi)最平凡普通的生理特征。
一方面，人的身體內(nèi)分布著 300 萬(wàn)左右的汗腺，負(fù)責(zé)汗液的產(chǎn)生與排出，同時(shí)具有調(diào)節(jié)體溫、排出部分代謝廢物的作用；另一方面，過(guò)于發(fā)達(dá)的汗腺有時(shí)也會(huì)給人們帶來(lái)苦惱：粘膩的汗水打濕衣物，不僅讓人感到難受，還可能散發(fā)出“不友好”的味道。
如今，一種新型納米吸水材料有望幫我們解決這一問(wèn)題。
近日，來(lái)自新加坡國(guó)立大學(xué)（the National University of Singapore）的研究人員，制作出了一種全新納米吸水材料 Co-SHM，這種薄膜狀的材料能夠使皮膚上的汗水快速蒸發(fā)，其吸水量是傳統(tǒng)材料的 15 倍，吸水速度則是傳統(tǒng)材料的 6 倍。更巧妙的是，它還利用水驅(qū)動(dòng)發(fā)電技術(shù)，將人體汗液中的水分收集起來(lái)，為手表、健身追蹤器等可穿戴電子設(shè)備供電。
圖 | 團(tuán)隊(duì)成員（來(lái)源：新加坡國(guó)立大學(xué)）
相關(guān)研究論文以“Super-hygroscopic film for wearables with dual functions of expediting sweat evaporation and energy harvesting”為題，已發(fā)表在科學(xué)期刊 Nano Energy 上。
大膽嘗試：從汗液中吸水
我們知道，汗液的主要成分是水，當(dāng)水分從皮膚表面蒸發(fā)時(shí)，皮膚溫度隨之降低。然而，如果汗液從皮膚表面蒸發(fā)的速度低于汗液分泌的速度，就會(huì)積累形成明顯的汗?jié)n，特別是在腋下、腳底等汗腺發(fā)達(dá)的部位。
此外，這些部位的汗液積累會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌滋生，從而形成各種疾病。如果能夠找到一種加速汗液蒸發(fā)的吸濕劑，那么這對(duì)提升人類(lèi)舒適感和加速可穿戴電子產(chǎn)品的發(fā)展都將具有重大意義。
傳統(tǒng)的吸水材料，例如沸石和硅膠等，一般是塊狀固體結(jié)構(gòu)，難以應(yīng)用于人的服裝等物品之中，且其吸水率較低，并不適用于吸收汗液。而此次研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出的 Co-SHM，實(shí)際上是一種鈷基超吸濕納米材料（cobalt-complex-based super-hygroscopic material），它呈藍(lán)色透明薄膜狀，主要成分是兩種吸濕性化學(xué)物質(zhì)——氯化鈷和乙醇胺（cobalt chloride and ethanolamine）。
圖 | d 為 Co-SHM薄膜成品；e、h、i 為 Co-SHM 的顯微圖像；f 為 Co-SHM 薄膜的橫截面掃描電鏡圖像；g 為 Co-SHM 薄膜的吸濕孔徑分布（來(lái)源：該論文）
從圖中可以看到，Co-SHM 材料的吸濕孔徑密集，且直徑通常介于 30-60 納米，這使得它具有超高吸水率和快速吸水的特點(diǎn)。更完美的是，Co-SHM 可通過(guò)自然光“再生”，可重復(fù)使用達(dá)到 100 次以上。所謂的“再生”過(guò)程，其實(shí)是兩種材料狀態(tài)的轉(zhuǎn)變：研究人員首先制出脫水狀態(tài)的薄膜成品（Co-SHM-DH），它在吸水之后會(huì)達(dá)到水合狀態(tài)（Co-SHM-H），而后當(dāng)暴露在自然陽(yáng)光下時(shí)，所含的水分被釋放出來(lái)，Co-SHM 也就隨之“再生”，從而可以反復(fù)被利用.
圖 | Co-SHM 吸收/解吸水分過(guò)程示意圖（來(lái)源：該論文）
此外，氯化鈷作為 Co-SHM 的主要成分之一，是一種熟知的水分傳感金屬鹽，它在吸收水分后，會(huì)發(fā)生明顯的顏色變化，從藍(lán)色變?yōu)樽仙?，最后變?yōu)榉奂t色，這一變化過(guò)程還是可逆的。
因此，在使用 Co-SHM 薄膜作為吸水材料時(shí)，人們可以清晰地觀察到其顏色變化，此功能也就可以用作水分吸收程度的指標(biāo)。
不僅吸水，還能供電
如果只是簡(jiǎn)單的吸濕，那么 Co-SHM 大概只能被用作提升人類(lèi)舒適感。但顯然，研究團(tuán)隊(duì)并不甘心止步于此——為了充分利用已被 Co-SHM 吸收的水份，他們還設(shè)計(jì)了一種可穿戴式供電設(shè)備（wearable energy harvesting device，WEHD），該設(shè)備由水驅(qū)動(dòng)發(fā)電，能夠?yàn)槭直?、健身追蹤器等可穿戴電子設(shè)備供電。
研究人員在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn) Co-SHM 吸收水分子后，其內(nèi)部的游離電子數(shù)量會(huì)增加，也就是說(shuō)，Co-SHM 內(nèi)部產(chǎn)生了電子運(yùn)動(dòng)。受此啟發(fā)，研究人員將 Co-SHM 作為電解質(zhì)，用銅和鋅作為電極，構(gòu)建了八個(gè)電化學(xué)電池（electrochemical cell，EC），這些電池夾在兩個(gè)透氣防水的聚四氟乙烯膜（PTFE）之間，具有很高的柔韌性。
圖 | WEHD 的原理圖工作機(jī)制（來(lái)源：該論文）
經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，每個(gè) EC 吸收水分后可產(chǎn)生約 0.57V 的電量，總能量足以為發(fā)光二極管（LED）供電。
圖 | WEHD 運(yùn)行 10 分鐘后，成功點(diǎn)亮了與之相連的紅色 LED（來(lái)源：該論文）
雖然單個(gè) EC 幾乎不能為大多數(shù)需要高于 1V 電壓的電子產(chǎn)品供電，但幸運(yùn)的是，EC 的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)和高靈活性使得它易于擴(kuò)展以供實(shí)際應(yīng)用。這個(gè)概念驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了用人類(lèi)汗水為無(wú)電池可穿戴設(shè)備供電的潛力。
這些新產(chǎn)品，你心動(dòng)了嗎？
除了理論實(shí)驗(yàn)，研究團(tuán)隊(duì)還制出了能夠真正應(yīng)用于人們實(shí)際生活的日常用品：腋下吸汗墊、鞋內(nèi)襯和鞋墊。
研究人員通過(guò)將 Co-SHM 膜夾在兩個(gè)透氣防水的 PTFE 膜之間，成功制成腋下吸汗墊成品，在隨后的實(shí)驗(yàn)中：被試人左肢腋下放置吸汗墊，右肢腋下則未放置吸汗墊，在溫度 34℃、相對(duì)濕度 80% 的環(huán)境中行走 30 分鐘后，結(jié)果顯示，左邊衣物仍然干燥。這說(shuō)明，由 Co-SHM 制成的腋下吸汗墊效果顯著。
圖 | a 為腋下吸汗墊結(jié)構(gòu)示意圖；b 為腋下吸汗墊成品圖；c 為腋下吸汗墊增強(qiáng)汗液蒸發(fā)示意圖；d 為實(shí)際實(shí)驗(yàn)照片（來(lái)源：該論文）
此外，研究團(tuán)隊(duì)還用 Co-SHM 制出吸水效果顯著的鞋內(nèi)襯和鞋墊，不僅可以防止鞋子進(jìn)水，還能阻止已被吸收的水漏出，干燥的環(huán)境將有效抑制細(xì)菌和真菌生長(zhǎng)。
研究團(tuán)隊(duì)的共同負(fù)責(zé)人、材料科學(xué)與工程系的丁軍教授解釋說(shuō)：“鞋墊的原型是通過(guò) 3D 打印創(chuàng)建的，所用材料是軟聚合物和硬聚合物的混合物，因此也具有足夠的支撐力和較好的減震效果。”
圖 | 基于 Co-SHM 制造的吸汗“鞋墊”（來(lái)源：新加坡國(guó)立大學(xué)）
現(xiàn)階段，研究團(tuán)隊(duì)希望通過(guò)與商業(yè)公司合作，將這種新型吸濕薄膜融入各種生活產(chǎn)品中并投入生產(chǎn)。也許不久的將來(lái)，有著多汗苦惱的人們就能享受更加舒適便捷的生活啦！
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