美國賓夕法尼亞大學(xué)研究團隊受大象皮膚裂紋啟發(fā)，開發(fā)出一種新型水泥基建筑材料——仿象皮結(jié)構(gòu)水泥磚。該材料利用微孔結(jié)構(gòu)和定向裂縫網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對水分的快速吸收與持續(xù)緩慢蒸發(fā)，從而在不依賴機械動力的前提下，對建筑表面進行有效降溫。研究成果已發(fā)表于《先進材料》（Advanced Materials）期刊，為熱帶及亞熱帶地區(qū)建筑節(jié)能提供了一種低成本、低維護的被動冷卻解決方案。

該技術(shù)的核心在于模仿大象皮膚上天然存在的裂紋系統(tǒng)。大象通過將水噴灑在體表，使水分滯留在皮膚裂紋中并緩慢蒸發(fā)，以此調(diào)節(jié)體溫。研究人員發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)建筑中被視為缺陷的裂縫，在特定設(shè)計下可轉(zhuǎn)化為高效的水分傳輸與儲存系統(tǒng)。項目負(fù)責(zé)人之一、建筑學(xué)副教授多瑞特·阿菲夫（Dorit Aviv）指出，這一理念Zui初由該校材料科學(xué)專家肖陽（Xiao Yang）提出，并迅速獲得團隊認(rèn)可，因其契合當(dāng)前全球氣候變暖背景下建筑能效提升的需求。

研究團隊采用普通波特蘭水泥與一種名為“硅藻土”（diatomaceous earth）的多孔材料復(fù)合制備基材。硅藻土由遠古硅藻遺骸形成，具有高比表面積和優(yōu)異的吸水性?；旌衔锉粷仓诒⌒湍＞咧?，經(jīng)部分吸水后，在控制的溫濕度條件下干燥。隨著材料收縮，內(nèi)部應(yīng)力在預(yù)設(shè)路徑上釋放，形成規(guī)則排列的微裂縫網(wǎng)絡(luò)，類似生物體內(nèi)的毛細血管系統(tǒng)。這種結(jié)構(gòu)不僅增強了材料的韌性，還構(gòu)建了高效的水分輸送通道。

實驗數(shù)據(jù)顯示，該水泥磚可在0.3秒內(nèi)完成對液態(tài)水的完全吸收，遠快于傳統(tǒng)混凝土的滲透速度。水分進入后，通過定向裂縫網(wǎng)絡(luò)在磚體表面橫向擴散，即使在傾斜或垂直表面也能保持均勻分布，避免水流直線下墜。其六邊形幾何結(jié)構(gòu)進一步延長了水分在表面的停留時間，使蒸發(fā)過程可持續(xù)長達20小時。相比傳統(tǒng)噴霧冷卻或機械制冷系統(tǒng)，該方法無需電力驅(qū)動，無運動部件，顯著降低了運維成本與故障率。

被動降溫機制與建筑應(yīng)用優(yōu)勢

該材料的工作原理屬于典型的“蒸發(fā)冷卻”（evaporative cooling），但其創(chuàng)新點在于將自然蒸發(fā)過程嵌入建筑材料本體，實現(xiàn)“自供能”降溫。當(dāng)環(huán)境溫度高于露點時，水分從磚面持續(xù)蒸發(fā)，帶走大量熱量，使表面溫度可降低6℃至8℃，進而減少建筑圍護結(jié)構(gòu)的熱負(fù)荷。這種降溫方式不產(chǎn)生溫室氣體排放，也不向外部環(huán)境排熱，與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)存在本質(zhì)區(qū)別。

對于中國外貿(mào)企業(yè)而言，該技術(shù)特別適用于中東、北非、南亞等高溫干旱地區(qū)的建筑項目。例如在沙特阿拉伯、阿聯(lián)酋、巴基斯坦等地，夏季室外氣溫常超過45℃，建筑能耗中空調(diào)占比高達60%以上。若在建筑外墻、屋頂或遮陽板中使用此類材料，可顯著降低冷負(fù)荷需求，減少對電力的依賴。此外，由于其無需額外設(shè)備，安裝簡便，適合用于既有建筑改造工程，尤其在缺乏穩(wěn)定供電或維護能力的偏遠地區(qū)更具優(yōu)勢。

從采購角度看，該材料的關(guān)鍵參數(shù)包括：吸水速率（≤0.3秒）、Zui大持水率（約18%重量比）、蒸發(fā)持續(xù)時間（≥20小時）、抗壓強度（≥30 MPa）。這些指標(biāo)表明其具備良好的結(jié)構(gòu)性能與功能性平衡。盡管目前仍處于實驗室階段，但其原料來源廣泛——波特蘭水泥與硅藻土均為常見建材，供應(yīng)鏈成熟，具備規(guī)?；a(chǎn)的潛力。未來若實現(xiàn)量產(chǎn)，單位成本有望控制在每平方米15-25元人民幣區(qū)間，低于多數(shù)主動式冷卻系統(tǒng)。

產(chǎn)業(yè)鏈影響與國產(chǎn)替代關(guān)注點

該技術(shù)的出現(xiàn)可能推動建筑材料行業(yè)向“功能化”“智能化”方向演進。傳統(tǒng)水泥制品以結(jié)構(gòu)承載為主，而此類產(chǎn)品則集保溫、降噪、自清潔、降溫于一體，代表了新型功能建材的發(fā)展趨勢。國內(nèi)已有部分企業(yè)開始布局類似技術(shù)，如浙江某建材公司已研發(fā)出基于陶粒與納米纖維的吸濕降溫磚，但尚未實現(xiàn)大規(guī)模工程應(yīng)用。

對中國生產(chǎn)商而言，需重點關(guān)注兩個方面：一是硅藻土的純度與顆粒級配控制，直接影響吸水效率；二是裂縫網(wǎng)絡(luò)的可控成型工藝，涉及模具設(shè)計、干燥制度與應(yīng)力釋放路徑規(guī)劃。若要實現(xiàn)進口替代，必須掌握核心配方與成型參數(shù)，避免依賴國外專利。同時，建議關(guān)注中關(guān)于“被動式建筑節(jié)能材料”的認(rèn)證動態(tài)，如歐洲的EPD（環(huán)境產(chǎn)品聲明）或美國的LEED認(rèn)證，提前布局綠色建材出口資質(zhì)。

此外，該技術(shù)未來可與智能灌溉系統(tǒng)結(jié)合，實現(xiàn)按天氣預(yù)報自動啟停供水。例如在晴熱天氣前啟動預(yù)濕潤程序，確保材料在高溫時段具備充足水分儲備。這為智慧建筑與物聯(lián)網(wǎng)集成提供了新接口，也提示中國企業(yè)在智能家居、建筑能源管理系統(tǒng)領(lǐng)域應(yīng)加強跨學(xué)科協(xié)同研發(fā)。