冰雪的對抗- 極寒服裝如何應對極端低溫？

雖然人體通常可以透過出汗等反應來調節皮膚和核心溫度，但很快就會失去在極端寒冷條件下保持熱量損失的能力，熱量透過衣服流到寒冷的大氣中。

寒冷天氣保護主要是減少熱量外流以保持身體溫暖的問題。健康人的正常核心體溫為37°C，體表溫度約34°C。在較低環境溫度下，我們很快就會開始感到不舒服，儘管核心體溫最初會保持不變。

熱損失的危害

核心體溫的任何偏差都是嚴重的，會對人體造成嚴重問題。 「體溫過低」是指身體溫度低於正常新陳代謝或身體機能發生所需水平的任何情況。人體的核心體溫透過生物穩態保持在或接近恆定水平。當身體暴露在寒冷環境中，其內部機制可能無法補充散失到周圍環境的熱量。結果不僅僅是感覺冷，體溫下降幾度會嚴重影響大腦功能並損害判斷力。

極端寒冷條件下的熱損失

空氣是一種非常有效的絕緣體，許多服裝都依賴滯留一層靜止空氣來防止熱量散失。因為水是熱的良導體，所以它的絕緣性很差。由於出汗，水分會在衣服內部積聚——尤其是當穿著者進行體力活動時。由於隔熱性能降低，這會使透過衣服散失的熱量加倍（見圖1）。

圖1：熱敏攝影機影像顯示了減少絕緣（服裝層）如何增加熱損失（紅色）

材料中滯留的水分會使材料的導熱率加倍。使用透氣材料或薄膜可以降低水分含量——然而，這也增加了熱量的損失。水分會蒸發，在低於冰點的條件下，環境濕度接近零，蒸發速度會非常快。雖然有利於保持乾燥，但蒸發過程會損失大量熱量。通常稱為“風寒”的特性加劇了濕氣造成的熱量損失。當身體周圍的空氣變得飽和並形成邊界層，身體在靜止空氣中的水分流失往往會減慢。身體嚴重依賴這層靜止空氣的邊界層來隔絕熱和冷。

事實上，許多動物都有毛髮或毛皮來幫助保​​護這一層。空氣流動去除了這一飽和層，用乾燥的空氣取代它，從而增加了蒸發速率。風速越大，蒸發速率和熱損失就越大。在0°C 的氣溫下，50 km/h 的風速會使它感覺比站在-20°C 的靜止空氣中更冷。

冰冷服裝設計

無論使用什麼高性能材料，都必須為四肢、頸部和頭部提供開口。服裝除了需要良好的絕緣性能外，還必須在其自身和身體之間夾住一層空氣。任何服裝都必須保持這一層才能有效發揮作用。如果允許這些滯留的空氣與環境中的空氣交換，再多的隔熱材料也無法防止熱量損失。開口必須仔細設計，並設置有效的封閉裝置，以保存滯留空氣並防止氣流。

在測試防寒服裝時，了解所用材料以及整件服裝的性能非常重要。耐久性很重要，低溫下的彎曲開裂等測試將顯示材料的適用性。如果衣服被設計成防風的，透氣性也是一個重要的表現。

整衣測試

極寒服裝測試環境室溫度可以在-40°C 到+50°C 之間改變，濕度在冰點以上時從5% 到95% 相對濕度(RH)。整件服裝測試可以透過兩種方式進行。第一種方法是使用預熱到已知溫度（通常為32°C）的人體模型。人體模型穿著測試服並裝有熱電偶，以便監測「皮膚」溫度。然後將穿著衣服的人體模型置於寒冷環境中，並測量「皮膚」冷卻至設定溫度所需的時間。

極寒服裝測試環境室，溫度可在-40°C 到+50°C 之間改變

第二種方法是使用人體受試者，透過測量皮膚溫度（為了安全）和有關受試者舒適和溫暖的問卷進行監測。受試者也可以執行許多不同的任務來模擬身體活動。在這些條件下的服裝表現只能透過使用受試者來衡量。在測試涉及長時間的極端寒冷或根本不可能使用人體實驗對象的情況下，人體模型特別有用。

測試儀器：

定期進行標準的實驗室測試，以評估材料的透氣性和滲透性。為了控制和可重複性，這些都是在標準的實驗室條件下進行的（通常是20°C和65%RH，或23°C和50%RH）。這些透過性測試可應用於各種環境與行業產品，從戶外登山防寒服到職工低溫作業防寒服，再到軍警、高原邊防用防寒服，甚至到宇航航天用防寒服，評估單一面料到整衣的防風透氣、防水、防寒保暖、透濕、熱舒適等指標。

Textest 靜壓透水性分析儀

評估防水性，解密“全天候應對策略”

Textest 透氣性分析儀

評估防風性，解密“風降溫”

Textest 水蒸汽透過率分析儀

評估透濕排汗能力，解密“因排汗(濕) 不暢造成失溫凍傷”

PT Teknik 出汗暖體假人

評估服裝熱阻及濕阻等熱濕舒適性能。從人體散熱學角度評估鞋服透濕性

織物技術不斷進步，多年來，許多創新的材料已經被開發出來。雖然這些產品可以在標準條件下進行測試，但它們真正的性能優勢和實際使用情況可能只有在極端條件下面臨挑戰後才能被看到。

在極端條件下，透過精密高品質設備進行測試，能在真實的工況下檢測和評估材料，更準確提供實際應用數據，幫助研發和提升製程。

閱讀原文：冰雪的對抗- 極寒服裝如何應對極端低溫？
聲明：
本文圖片來源網絡，版權歸屬原作者。本公眾號為學習交流平台，並不用於商業目的。如有侵權請及時告知，經核實後刪除；內容為作者個人觀點，並不代表本公眾號贊同其觀點。僅供學習、參考之用，不對信息的準確性、可靠性或完整性做任何保證；聯繫/投稿合作：[email protected]