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本報(bào)記者 朱虹
春節(jié)長(zhǎng)假，東北冰雪旅游熱度持續(xù)飆升。哈爾濱冰雪大世界、雪鄉(xiāng)、長(zhǎng)白山……這些熱門景點(diǎn)吸引了無數(shù)游客。
然而，當(dāng)游客們一頭扎進(jìn)寒冷的北國(guó)，隨身裝備卻紛紛“掉線”。社交平臺(tái)上，吐槽聲此起彼伏：“涂層帆布包凍得像鐵板”“手機(jī)只有2%的電，充電寶失靈”……
這些平日里得心應(yīng)手的裝備，為何一遇嚴(yán)寒就集體“掉線”？科技日?qǐng)?bào)記者就此采訪了多位相關(guān)專家。
涂層增塑劑析出讓帆布包硬邦邦
來自浙江的游客王女士大年初一在黑龍江省漠河市北極村冰雪小鎮(zhèn)剛玩了半小時(shí)，隨身背的聚氯乙烯（PVC）涂層帆布包就在寒風(fēng)中變得硬邦邦。她馬上把包放回室內(nèi)，沒想到涂層表面出現(xiàn)了細(xì)密的裂紋。
這突如其來的變硬開裂，并非包的質(zhì)量問題，而是極寒天氣與溫差變化共同作用的結(jié)果。
“很多人以為PVC等材料天生柔軟，實(shí)則不然。”東北林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授王成毓告訴記者，PVC是一種剛性高分子材料，其分子鏈僵硬。純PVC在室溫下就是硬邦邦的。人們?nèi)粘Ｊ褂玫腜VC軟管、PVC涂層帆布包比較柔軟，是因?yàn)楣S在加工時(shí)加入了大量增塑劑。
“增塑劑就像PVC分子鏈間的潤(rùn)滑油。”王成毓打了個(gè)比方。原本硬邦邦的PVC分子鏈，有了增塑劑的潤(rùn)滑，就變得柔韌、富有彈性。不過，增塑劑的潤(rùn)滑效果高度依賴溫度。
當(dāng)環(huán)境溫度降至零下20攝氏度甚至更低時(shí)，部分增塑劑與PVC的相容性變差，或發(fā)生局部結(jié)晶，導(dǎo)致增塑劑析出。沒有了增塑劑，PVC分子鏈又變得硬邦邦，PVC材料就會(huì)從柔韌變得硬脆。
除此之外，涂層帆布包由復(fù)合材料制成，表層是致密的PVC涂層，底層是柔軟的纖維基材。兩者的熱膨脹系數(shù)迥異。從20多攝氏度的室內(nèi)一步跨進(jìn)零下20攝氏度的戶外，帆布包表層迅速硬化，而底層收縮相對(duì)遲緩。一快一慢之間，二者交界處悄然積聚內(nèi)應(yīng)力。
“如果此時(shí)將涂層帆布包置于顯微鏡下，我們可以看到其表層與底層的交界處已經(jīng)出現(xiàn)輕微剝離。”王成毓進(jìn)一步說，這就是有些游客回到室內(nèi)后發(fā)現(xiàn)包表面出現(xiàn)細(xì)密裂紋的原因。這些裂紋不是在戶外凍出來的，而是溫度驟變所致。
那么，人們?cè)撨x擇何種背包來東北游玩？
王成毓給出如下建議。首選無涂層的純棉帆布、尼龍、真皮包，這些材料的分子鏈具有良好的低溫韌性。如果執(zhí)意使用PVC涂層背包，可提前詢問商家是否采用耐寒增塑劑。部分高端產(chǎn)品會(huì)添加己二酸酯類耐寒增塑劑，其可將使用溫度下限擴(kuò)展至零下30攝氏度。
王成毓提醒，萬一背包被凍硬，切忌暴力彎折，更不能用吹風(fēng)機(jī)直吹或用暖氣片烘烤。
氧化反應(yīng)“凍結(jié)”導(dǎo)致暖寶寶涼透
涂層帆布包被凍硬只影響使用，暖寶寶“罷工”則直接關(guān)系到游客身體舒適度。
來自廣東的游客陳女士本想靠貼暖寶寶抵御嚴(yán)寒，可在黑龍江省伊春市玩了不到半小時(shí)，原本溫?zé)岬呐瘜殞毦蛷氐讻鐾福先ズ捅鶋K無異。“貼了跟沒貼一樣。”她說。
很多游客以為這是因?yàn)榕瘜殞氋|(zhì)量不好，實(shí)則不然。
東北林業(yè)大學(xué)副教授李煜東在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)說，暖寶寶主要由鐵粉、活性炭、無機(jī)鹽、水等組成。撕開外包裝后，鐵粉與空氣中的氧氣接觸，在水和鹽的催化下發(fā)生氧化反應(yīng)，緩慢釋放熱量，這就是它能夠持續(xù)發(fā)熱的原理。
“不過，這個(gè)化學(xué)反應(yīng)會(huì)受到溫度的影響。”李煜東說，溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈，反應(yīng)越順暢；溫度越低，分子運(yùn)動(dòng)越遲緩，反應(yīng)速度會(huì)大幅下降。
當(dāng)氣溫跌到零下20攝氏度，暖寶寶里的水蒸氣會(huì)快速冷凝，形成一層冰殼，將鐵粉包裹起來，使其與氧氣隔絕、催化反應(yīng)近乎停滯。原本的放熱過程被按下“暫停鍵”，暖寶寶迅速變涼，形同失效。
那么在東北，怎樣才能讓暖寶寶熱起來？李煜東給出如下建議。
首先，優(yōu)先選標(biāo)注低溫型、抗寒型的暖寶寶。這類產(chǎn)品會(huì)調(diào)整含水率和配方，降低冰點(diǎn)，延緩結(jié)冰，即便在零下20攝氏度左右的低溫環(huán)境下仍然能夠維持反應(yīng)。
其次，盡可能將暖寶寶貼在衣服內(nèi)側(cè)。“要將其貼在靠近皮膚或貼身秋衣處，先用體溫把它激活，再靠自身反應(yīng)維持發(fā)熱。”李煜東說。
再次，貼前先搓一搓、捂一捂。用手溫預(yù)熱30秒到1分鐘，讓暖寶寶內(nèi)部成分先“醒過來”，再接觸冷空氣，發(fā)熱效率會(huì)大幅提高。
李煜東特別提醒，如果暖寶寶已經(jīng)涼透，說明內(nèi)部反應(yīng)已基本停止，此時(shí)即便反復(fù)揉搓，也無法使其重新發(fā)熱，最妥當(dāng)?shù)淖龇ň褪羌皶r(shí)更換。
低溫觸發(fā)保護(hù)機(jī)制使充電寶“下線”
相較于看得見的“凍包”“冷貼”，充電寶失靈則更為隱秘。
在長(zhǎng)白山天池，當(dāng)來自福建的游客吳女士拿出手機(jī)準(zhǔn)備拍照時(shí)，發(fā)現(xiàn)手機(jī)電量從35%直接跳到2%。她慌忙從背包里拽出充電寶，插上線，只見指示燈閃爍兩下，隨即熄滅。充電寶，關(guān)機(jī)了。
充電寶為何會(huì)突然關(guān)機(jī)？哈爾濱工程大學(xué)副教授朱凱從電路保護(hù)角度給出答案。
“低溫會(huì)導(dǎo)致充電寶內(nèi)阻急劇升高。內(nèi)阻，就是電池在工作時(shí)，電流流過電池內(nèi)部所受到的阻力。一般內(nèi)阻越大，電池放電能力越弱。”朱凱說，當(dāng)游客試圖用冰冷的充電寶為手機(jī)充電時(shí)，過高的內(nèi)阻會(huì)使充電寶的輸出電流急速下降。此時(shí)，充電寶內(nèi)部的電源管理芯片會(huì)判斷當(dāng)前處于非正常工作狀態(tài)，從而觸發(fā)保護(hù)機(jī)制，強(qiáng)行切斷電力輸出。
“這是一種保護(hù)手機(jī)等電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。”朱凱說，正因如此，極寒環(huán)境下充電寶的突然失靈，往往來得毫無征兆。
比失靈更加值得警惕的是短路。朱凱說，低溫會(huì)使充電寶的塑料外殼韌性下降、脆性增加，輕微的磕碰便可能導(dǎo)致殼體開裂。而當(dāng)游客從零下20攝氏度的戶外進(jìn)入20多攝氏度的室內(nèi)，巨大的溫差會(huì)讓空氣中的水蒸氣在充電寶表面及其內(nèi)部迅速冷凝。如果冷凝水滴恰好落在裸露的電路板或電池連接片上，短路可能在一瞬間發(fā)生。
“我們做過實(shí)驗(yàn)，將充電寶從寒冷的室外直接帶入溫暖的室內(nèi)，其內(nèi)部相對(duì)濕度可以在5分鐘內(nèi)從10%飆升至90%以上。”朱凱說，這可能損壞充電寶內(nèi)部元器件，導(dǎo)致其徹底報(bào)廢，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引發(fā)漏電、起火等安全事故。
如何讓充電寶一直“在線”？朱凱給出的建議簡(jiǎn)單而有效——貼身存放。
“羽絨服內(nèi)袋、毛衣口袋……凡是體溫可及的區(qū)域，都可以存放充電寶。”朱凱進(jìn)一步說，如果需要長(zhǎng)時(shí)間在戶外活動(dòng)，游客可以選用帶有保溫夾層的專業(yè)設(shè)備包，或在充電寶外側(cè)包裹一層保溫材料。切忌將充電寶長(zhǎng)時(shí)間放在背包外側(cè)、汽車后備箱等與室外等溫的區(qū)域。
朱凱提醒，如果充電寶已經(jīng)在戶外被凍透，大家不要急著用其充電。最好先把它帶進(jìn)室內(nèi)，靜置20至30分鐘，待其溫度自然回升至15攝氏度以上，外殼上因溫差產(chǎn)生的冷凝水也完全蒸發(fā)后，再使用。這樣可以避免因低溫導(dǎo)致的保護(hù)性關(guān)機(jī)，也能夠消除冷凝水引發(fā)短路的安全隱患。
