4月11日，陶光明教授忙著準備科研報告材料。

陶光明教授展示專為北京冬奧會中國運動員研發的一款無源保暖雪上護臉裝備。

陶光明教授展示團隊研發的第一塊無源降溫光學超材料織物。

4月11日，陶光明教授指導學生做實驗。

“時間很緊，纖維要盡快安排測試。”

4月14日上午，正在深圳出差的陶光明馬不停蹄，會議間隙給學生打去視頻電話，指導他們在位于武漢光電國家研究中心的湖北光谷實驗室里，繼續一項關于智能織物的新試驗。

今年37歲的陶光明，是華中科技大學武漢光電國家研究中心和材料科學與工程學院雙聘教授、湖北光谷實驗室運動與健康智能化技術創新中心主任。

從“一顆聚合物顆粒”到讓一塊布“冬暖”“夏涼”，陶光明帶領團隊沖刺無源降溫光學超材料織物的研發，從“0”到“1”，從“無”到“有”，越來越多的成果通過轉化來到大眾身邊。

眼下，運用陶光明團隊成果，一種用創新織物材料制作，可以在炎熱夏季為身體降溫的衣服正在生產。

如何用一塊布為人體降溫？

戶外暴曬環境中反復測試取得突破

今年3月5日晚，CCTV-10《科學動物園》節目播出專題《動物“服裝”的奧秘》。其中介紹，中國科學家利用撒哈拉銀蟻“銀色鎧甲”的仿生學原理，研制出了一種特殊面料——無源降溫光學超材料織物，可為人體降溫5℃。

這個科研成果，便來自陶光明團隊。

烈日下的撒哈拉沙漠，中午的溫度可以直接將雞蛋烤熟。撒哈拉銀蟻卻可以外出覓食，因為它們身上長有致密而形狀獨特的銀色毛發，像是穿著一件銀光閃閃的“抗暑毛衣”，可以有效反射太陽輻射中的可見光和近紅外光，并增強螞蟻通過熱輻射散失多余熱量的能力。

“無源降溫光學超材料織物，就是利用類似原理。”陶光明介紹，“在戶外陽光直射環境中，我們往往會吸收大量太陽輻射，而人體熱輻射可能并不足以抵消太陽光能量的輸入，從而導致皮膚溫度上升，就會感覺到很熱。”

研發之初，陶光明考慮兩點：一是能否通過一塊布，阻擋太陽輻射輸入？二是如何提高身體散熱？團隊腦洞大開，開玩笑說“最好的辦法是背一塊鏡子和一臺空調出去”。

一次次實驗，一次次突破。3年時間，陶光明團隊終于研發出無源降溫光學超材料織物。當時正值11月，武漢溫度偏低。團隊的成員專門去到太陽光較強的云南西雙版納進行測試。

中午時分，參與實驗的成員穿上左右兩邊分別是普通棉材質和降溫材質的衣服。原定的實驗希望可以進行3小時，但僅半個小時，成員就打算停止降溫實驗。

通過實時檢測的紅外視頻，陶光明看到，實驗成員胸口左右兩邊的皮膚溫度產生明顯的差別，左右冷熱體感明顯不同——降溫材料有顯著效果，實驗獲得成功。

至今，在陶光明教授的辦公室，一直保存著第一次研發的織物，“雖然不是很成熟，但對我們來說，是很珍貴的禮物”。記者現場觀察看到，這塊布肉眼看與普通的棉質面料無異，用手觸摸，卻十分柔軟順滑。

2021年，陶光明團隊研發的無源降溫光學超材料織物這一標志性成果，在國際學術刊物《科學》雜志上發表，受到國內外學術界和產業界的廣泛關注。

研發無源保暖雪上護臉裝備

-10℃環境中面部皮膚溫度提高約6℃

有了無源降溫的布，那么，是否還有無源保暖的布？比如說，冬季項目的運動員長時間進行戶外訓練，吸入冷空氣，可能會損傷呼吸系統，有沒有什么辦法解決？

2021年7月，國家體育總局在得知陶光明團隊的相關研究成果后，邀請陶光明等科學家到北京參加座談會，研究運動科學領域的科技需求和服務事項。

此前，國際上還沒有關于越野滑雪護臉裝備的相關國際標準或建議。

新技術借不到、學不來，只能自己干出來。陶光明團隊從新材料和新結構兩方面入手，對無源保暖雪上科技護臉技術進行深入探究，挑戰跨學科交叉的綜合性和復雜性。

一系列“問題”擺在陶光明面前，怎么解決？無數次實驗，反復與國家隊的運動員、教練溝通，兩個月后，無源保暖雪上科技護臉裝備終于得以成功研發。在-10℃環境中運動的志愿者，佩戴上該裝備后，可使其吸入空氣溫度提高約20℃，面部皮膚溫度提高約6℃。

“我們團隊研發的無源保暖雪上護臉裝備，具有無源保暖、通氣舒適、輕巧便攜等特點。”陶光明介紹，這個裝備通過局部微環境有效熱調控，降低運動員在賽前熱身或運動過程中面部、呼吸道損傷及低溫帶來的不適感，可為在嚴寒環境中著裝輕便的越野滑雪運動員提供“快”而“暖”的無源保暖服務。

而后，團隊對通氣量和舒適性進一步改進，設計出滿足寒冷環境中高速運動需求的各種款式的護臉裝備。

近日，陶光明團隊收到國家體育總局冬季運動管理中心的感謝信，肯定了團隊為國家冰雪健兒備戰冬奧會所提供的科技服務。

不同學科背景年輕科技工作者合力攻堅

上萬纖維力傳感器嵌入智能床感知“睡眠”

對一塊“布”的研究，始于陶光明讀博士期間。

本科畢業于山東大學光信息科學與技術專業的他，碩士和博士研究生，分別畢業于復旦大學和美國中佛羅里達大學光學專業。

“當時的博士生導師在智能纖維方面有著較為深厚的研究基礎，這也讓我對智能纖維和織物的科學研究產生了興趣。”陶光明學成歸來，2017年10月入職華中科技大學。

具有光學專業博士學位的陶光明，要研究布，涉及多個學科的交叉創新：物理光學、紡織工程、材料科學、計算機科學、生物醫學工程和運動科學等，一方面需要加強自己的學習，另一方面，跨學科的合作也很重要。

在湖北光谷實驗室運動與健康智能化技術創新中心，陳敏、周寧、侯沖、曾洪濤等不同學科背景的年輕科技工作者們，打破多學科交叉的壁壘，合力在智能織物等前沿領域攻堅，“能監測睡眠的床”就是其中成果之一。

一張看似普通的床，在嵌入上萬個纖維力傳感器后，不僅可以感知人的睡眠狀態，還可以對病人等特殊人群進行危險預警，未來稍經過改進，就可能成為具備心電、呼吸、血氧等檢測功能的智能病號服、智能家居服等。

在研發過程中，作為臨床醫生，周寧對病人的痛點和醫護的難點感受最為深切。他從多個臨床場景中提煉出科學問題：醫護如何在病人相對舒適和無感的狀態下，采集到對診療有價值的心理、生理或者病理數據？而以智能織物作為載體的醫療裝備，正好是解決該難題的一個方案。

陶光明和其他幾位教授也發揮特長，在研發具有人體基礎生理數據感知功能的智能床單方向共同發力。他們將上萬個纖維力傳感器以陣列形式嵌入智能床之中，使其具有低延時、高靈敏度的能力。

降溫織物、智能坐墊、智能發繩、智能桌布、智能衣……如今，這塊神奇的“布”，將在方方面面改變大眾生活。陶光明說，人的一生，從呱呱墜地被襁褓包裹開始，一直到生命的終結，最為親密也最不可或缺的可能就是纖維材料。從“布”著手，將會實現真正意義上的無感檢測。

在各方努力下，目前，已經有十余家企業先后找到陶光明教授團隊尋求合作。降溫衣服，正在和產業界深度合作進行批量生產。未來，在承擔使命服務國家戰略需求的同時，前沿科學也將逐步走進每個人的生活中。