来源：Energy & Buildings
链接：https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2025.116270
01 炎炎夏日戴头盔太煎熬？这项研究为你找到 “降温解药”
安全帽、摩托车头盔是户外作业者和骑行者的 “生命屏障”，但在高温天气里，它却可能变成 “蒸笼”。研究显示，头盔内部温度最快可飙升至 37-38℃—— 这几乎与人体体温持平。闷热、出汗、头晕…… 这些不适感让很多人忍不住摘下头盔，直接暴露在跌落物、撞击等风险中。在热带地区，因头盔闷热导致的佩戴依从性下降，甚至让头部受伤风险增加了 30% 以上。
为什么头盔会变成 “热源”？罪魁祸首是它的 “保护设计”：为了抗冲击、防穿透，头盔外壳和内衬往往采用密闭性强的材料（如 ABS 塑料、EPS 泡沫），这些材料像 “保温层” 一样锁住热量；而传统通风孔设计在高温环境下形同虚设，热气积聚在头盔后部，形成难以消散的 “热岛”。
更棘手的是，头部是人体散热的关键区域 —— 这里血液流量大、皮肤温度高，一旦散热受阻，不仅会引发疲劳、头痛，还可能导致中暑等热相关疾病。在建筑工地、矿区、热带地区骑行等场景中，因头盔闷热导致的工作效率下降、操作失误风险上升，已成为不容忽视的安全隐患。
如何让头盔既 “保命” 又 “舒适”？科学家们正在用黑科技破解这个难题 —— 从会 “吸热” 的材料到主动制冷的装置，一场头盔的 “降温革命” 已经开启。
02 头盔散热黑科技成果速览
近日，大不里士医科大学Peymaneh Habibi团队梳理了当前最具潜力的头盔散热方案，从被动通风到主动制冷，全面覆盖不同场景需求：
通风优化设计：通过精准布局通风口实现 "自然对流降温"。前通风口 + 后出风口的风道设计能提升 30% 以上 airflow 效率，顶部 288mm² 超大通风口可使头部温度降低 4-5℃，尤其适合森林作业、骑行等动态场景。
热电制冷系统（TEC）：利用珀尔帖效应实现主动降温，搭配液冷模块（LRM）能将头盔内部稳定在 24-30℃（环境温度＜40℃时）。哥伦比亚团队开发的集成系统，借助骑行时的气流辅助散热，成本降低 40%，已进入商业化测试阶段。
相变材料（PCM）应用：无需电源的 "固态冰袋" 方案成为新宠。石蜡基 PCM 可维持 2 小时舒适温度，纳米石墨烯增强型 PCM 更是将冷却时长延长至 4 小时，且重量仅增加 150g。印度团队研发的盐 hydrate PCM，在 35℃环境下能让头盔内部温度始终低于 33℃。
混合系统创新：PCM + 风扇的组合方案表现最优，既能通过 PCM 吸收峰值热量，又能靠气流持续排热，使内部温度波动控制在 ±1℃以内。美军测试显示，这种设计可使高温环境下的工作效率提升 25%。
研究成果以“A review of helmets for personal thermal management”为题发表在《Energy & Buildings》期刊。
03 图文导读
材料革命：从 "防护层" 到 "散热网"
轻量化结构材料：CNT 增强 PU 泡沫比传统 EPS 泡沫吸热能力提升 97%，同时重量减轻 20%，已被用于矿工头盔内衬。
智能纺织内衬：羊毛与阿尔法纤维制成的内衬，透气性是普通材料的 3 倍，能快速吸收汗液并加速蒸发，热带地区工人佩戴后热不适感下降 60%。
纳米增强技术：添加 0.1% CuO nanoparticles 的 PCM，导热性提升 14.67%，头盔内部温度直接降低 20%，且无腐蚀性隐患。
现有技术已能实现：在 38℃高温环境中，头盔内部温度控制在 32℃以下，连续佩戴 4 小时无明显不适。但研究也指出，需进一步突破三大瓶颈：
热带极端气候下的适应性（40℃以上环境散热效率需提升） 轻量化与长效冷却的平衡（当前最优方案重量控制在 450g 以内） 低成本量产技术（目标将纳米 PCM 头盔价格控制在普通产品的 1.5 倍以内）
下一代头盔或将实现 "自适应调节"—— 根据环境温度自动切换通风 / 制冷模式，真正让安全防护与舒适体验兼得。
图1. （A）摩托车头盔（外壳、冲击内衬和舒适内衬）（B）安全头盔（C）头盔内的热量和水分传递（D）头盔的组成部分 。
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