來源：Energy & Buildings
鏈接：https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2025.116270
01 炎炎夏日戴頭盔太煎熬？這項研究為你找到 “降溫解藥”
安全帽、摩托車頭盔是戶外作業者和騎行者的 “生命屏障”，但在高溫天氣里，它卻可能變成 “蒸籠”。研究顯示，頭盔內部溫度最快可飆升至 37-38℃—— 這幾乎與人體體溫持平。悶熱、出汗、頭暈…… 這些不適感讓很多人忍不住摘下頭盔，直接暴露在跌落物、撞擊等風險中。在熱帶地區，因頭盔悶熱導致的佩戴依從性下降，甚至讓頭部受傷風險增加了 30% 以上。
為什么頭盔會變成 “熱源”？罪魁禍首是它的 “保護設計”：為了抗沖擊、防穿透，頭盔外殼和內襯往往采用密閉性強的材料（如 ABS 塑料、EPS 泡沫），這些材料像 “保溫層” 一樣鎖住熱量；而傳統通風孔設計在高溫環境下形同虛設，熱氣積聚在頭盔后部，形成難以消散的 “熱島”。
更棘手的是，頭部是人體散熱的關鍵區域 —— 這里血液流量大、皮膚溫度高，一旦散熱受阻，不僅會引發疲勞、頭痛，還可能導致中暑等熱相關疾病。在建筑工地、礦區、熱帶地區騎行等場景中，因頭盔悶熱導致的工作效率下降、操作失誤風險上升，已成為不容忽視的安全隱患。
如何讓頭盔既 “保命” 又 “舒適”？科學家們正在用黑科技破解這個難題 —— 從會 “吸熱” 的材料到主動制冷的裝置，一場頭盔的 “降溫革命” 已經開啟。
02 頭盔散熱黑科技成果速覽
近日，大不里士醫科大學Peymaneh Habibi團隊梳理了當前最具潛力的頭盔散熱方案，從被動通風到主動制冷，全面覆蓋不同場景需求：
通風優化設計：通過精準布局通風口實現 "自然對流降溫"。前通風口 + 后出風口的風道設計能提升 30% 以上 airflow 效率，頂部 288mm2 超大通風口可使頭部溫度降低 4-5℃，尤其適合森林作業、騎行等動態場景。
熱電制冷系統（TEC）：利用珀爾帖效應實現主動降溫，搭配液冷模塊（LRM）能將頭盔內部穩定在 24-30℃（環境溫度＜40℃時）。哥倫比亞團隊開發的集成系統，借助騎行時的氣流輔助散熱，成本降低 40%，已進入商業化測試階段。
相變材料（PCM）應用：無需電源的 "固態冰袋" 方案成為新寵。石蠟基 PCM 可維持 2 小時舒適溫度，納米石墨烯增強型 PCM 更是將冷卻時長延長至 4 小時，且重量僅增加 150g。印度團隊研發的鹽 hydrate PCM，在 35℃環境下能讓頭盔內部溫度始終低于 33℃。
混合系統創新：PCM + 風扇的組合方案表現最優，既能通過 PCM 吸收峰值熱量，又能靠氣流持續排熱，使內部溫度波動控制在 ±1℃以內。美軍測試顯示，這種設計可使高溫環境下的工作效率提升 25%。
研究成果以“A review of helmets for personal thermal management”為題發表在《Energy & Buildings》期刊。
03 圖文導讀
材料革命：從 "防護層" 到 "散熱網"
輕量化結構材料：CNT 增強 PU 泡沫比傳統 EPS 泡沫吸熱能力提升 97%，同時重量減輕 20%，已被用于礦工頭盔內襯。
智能紡織內襯：羊毛與阿爾法纖維制成的內襯，透氣性是普通材料的 3 倍，能快速吸收汗液并加速蒸發，熱帶地區工人佩戴后熱不適感下降 60%。
納米增強技術：添加 0.1% CuO nanoparticles 的 PCM，導熱性提升 14.67%，頭盔內部溫度直接降低 20%，且無腐蝕性隱患。
現有技術已能實現：在 38℃高溫環境中，頭盔內部溫度控制在 32℃以下，連續佩戴 4 小時無明顯不適。但研究也指出，需進一步突破三大瓶頸：
熱帶極端氣候下的適應性（40℃以上環境散熱效率需提升） 輕量化與長效冷卻的平衡（當前最優方案重量控制在 450g 以內） 低成本量產技術（目標將納米 PCM 頭盔價格控制在普通產品的 1.5 倍以內）
下一代頭盔或將實現 "自適應調節"—— 根據環境溫度自動切換通風 / 制冷模式，真正讓安全防護與舒適體驗兼得。
圖1. （A）摩托車頭盔（外殼、沖擊內襯和舒適內襯）（B）安全頭盔（C）頭盔內的熱量和水分傳遞（D）頭盔的組成部分 。
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