德雷塞尔大学研究人员从长耳兔和大象的静脉耳朵获取灵感，提出新被动式供暖和制冷方法，有望提高未来建筑能源效率。相关概念最近发表于《建筑工程杂志》，即在水泥基建筑材料中嵌入血管网络，填充石蜡基材料后，可被动调节墙壁、地板和天花板表面温度。

建筑能源需求占所有能源消耗近40%，对温室气体产生贡献巨大，其中约一半能源消耗用于维持舒适温度。虽新隔热产品和技术有助于加固建筑部分，但这些表面保温或散热仍是最大挑战，约占建筑物能量损失的63%。研究共同作者、工程学院本科生Rhythm Osan称，从建筑学看，窗户虽美观但会降低隔热性能，且现实中建筑物总会因各种问题损失热量。

德雷塞尔大学团队设计方法，让建筑表面有助于维持室内温度。工程学院副教授、研究负责人阿米尔·法纳姆博士表示，人体循环系统调节体温很有效，他们希望在建筑材料中复制这一过程。

Farnam先进基础设施材料(AIM)实验室在利用自然方法提高基础设施材料耐用性方面处于领先，此前开发过利用相变材料融化表面冰雪的混凝土、利用特殊细菌自修复的混凝土以及用于加固混凝土结构的3D打印聚合物。

为创造热响应建筑材料，团队从多项尝试中获取灵感，用印刷聚合物基质在混凝土表面创建通道网格，再用石蜡基材料填充。相变材料(如石蜡)在液态和固态转变时会吸收和释放热能，温度下降时从液态变为固态释放热能，温度升高时吸收热能使表面凉爽。AIM实验室研究科学家、研究共同作者Robin Deb博士称，此前用石蜡基材料做过自热混凝土，此次选择熔点约18摄氏度的相变材料测试寒冷气候下的有效性，该系统还可定制以适应温暖气候。

团队用可溶解或“牺牲”聚合物模板创建了一系列不同血管通道模式的水泥样品，包括单通道、多通道等多种模式，厚度3到8毫米不等。他们对每个样品测试机械行为，以及通道充满相变材料时减缓表面变暖和冷却的能力。

结果显示，具有菱形网格通道结构的样品在强度和热调节方面结合最有效，能在拉伸和压缩测试中保持结构完整性，还能减缓表面加热和冷却速度(每小时1 - 1.25摄氏度)。Deb称，血管表面积越大热性能越好，这与大象和长耳兔耳朵生理结构相似。

为增强材料强度，研究小组表明在水泥中添加细骨料材料可提高耐久性，且不影响脉管系统循环相变材料的能力。

法纳姆表示，虽研究旨在验证概念，但结果前景光明，不仅证明该方法调节水泥基材料表面温度有效，还表明是简单且经济高效的生产方法，有望为提高建筑能源效率做出重大贡献。未来，团队将在更长时间、更广泛环境温度等变量下，在更大水泥材料样本中测试不同相变材料和通道配置。

更多信息：Rhythm Osan 等人，《自然启发的血管自热响应水泥基复合材料与相变材料》，《建筑工程杂志》(2025 年)