科学
与科幻的美妙邂逅，从“衣”开始
衣从何来？
当马特·达蒙饰演的美国宇航员在《火星救援》中裹着一条毯子，对地球发出那段“我还活着，大惊喜”视频的时候，人们看到了在外星球落单人类的窘迫境遇。脱掉有着透明氧气面罩的宇航服，这位孤胆英雄只能卷起袖管用有限的资源为自己谋求生路。从20世纪60年代至今，地球人的太空探索旅程一直是科幻电影的主题。在这些电影中，地球人的造型也经历了一场随时代变迁而演进的幻想之旅。
如果有一天人类真的可以漫游星际，他们会穿什么样的衣服出发？在科幻电影中，造型设计师留给了我们许多线索。
自从乔治·卢卡斯导演在 1977 年推出《星球大战》系列之后，印有星战 Logo 的 T 恤无处不在。设计师约翰·莫洛为《星球大战》一手打造的经典战服摘得第50届奥斯卡最佳服装设计奖，时尚和科幻电影的深层合作也由此开始。科幻电影反作用于时尚潮流的案例比比皆是。1968年的法国科幻电影《太空英雄芭芭拉》，剧中大胆的人物造型与前卫华丽的视觉效果在影片上映的那个年代可谓前无古人。这部片子影响深远，二十年后，麦当娜内衣外穿也许就源于此。紧身衣、透视装、内衣外穿等性感元素在当代生活中已经见怪不怪。
斯坦利·库布里克导演的《2001：太空漫游》曾给人们留下了太多看不懂的地方，神奇的是这些看不懂在日后都成了经典。男人们在太空基地里开会时得穿成套毛料西服、太空船空姐的帽子像半颗水煮蛋、宇航服胸口镶着像公用电话机的塑胶套子……其蛋形帽子的设计来自英国帽匠 Frederick Fox ，用于防止空姐们在零重力状态下变得披头散发，这顶帽子日后成了法国著名服装设计师 Courrèges 未来主义风格的灵感来源。
《星际迷航》系列包括十二部电影和五部电视剧集，有着从种族设定、世界观到语言等完备的全套系统，与《星球大战》系列相比毫不逊色。《星际迷航》系列的舰员制服可谓科幻影视剧史上辨识度最高的服装，同时也是剧组服装设计师的梦魇所在。在原初系列中，男舰员们穿着胺纶材质的高彩度半高领紧身衣，下身配以黑色修身长裤，女舰员则一律穿着紧身超短裙。舰员彼此可以从制服颜色上一眼明确对方的职务，所以制服颜色意外成了舰员生死所系。穿着红色制服的舰员因为从事安全、技术类岗位，死亡率远远高过担任指挥、战术类岗位的黄衫舰员。
《异形》系列中宇宙飞船机组成员的着装，既不同于《星际迷航》的复古未来主义，也不像《星球大战》系列那样融合人类文明巅峰中的各民族元素，也有别于《2001：太空漫游》呈现的科幻极简风格。这或许是因为在《异形》系列中，主要角色的设定是一帮到外星球干“脏活”的劳工，所以其服装风格被形容为“太空卡车司机”。船员的着装很统一，基本都是工作服、夹克衫、运动鞋，为了更具个人特色，每个成员都有自己穿工作服的方式，甚至把它们弄得又脏又破，只有管理阶层穿得略微整洁一些。在第一部《异形》中，从沉睡中被唤醒的船员都只穿着白色针织内衣裤，这是又一个统一着装的标示。而到了《普罗米修斯》这部异形电影中，凯恩等队员的穿着和《火星救援》里的主角有异曲同工之妙。《普罗米修斯》中的宇航服带有一些蒸汽朋克元素，沉重的保护垫衬暗示着它们被设计来执行采集矿石的任务，脱下宇航服，剧中人物的穿着仍旧是实用至上，是破旧褪色的工作装。换句话说，这类服装的设计在于告诉人们，穿着他们的地球人是具有专业技能的技术人员，无需再为他们做什么奇思妙想的外形包装，让他们做自己该做的工作就好。
科技力量让我们“衣”往无前
现代社会的衣服风格迥异，多姿多彩。随着科技的发展，我们对世界的想象逐步打开，随着服装产业时尚化程度的不断深入，人们对服饰的需求，已不再只讲究“实用”，开始逐步转向服装的功能化与个性化。科幻风格服装的内在属性也逐渐被人们所期盼，智能服装爆发出诱人的发展前景，不少科学专家及服装企业也在努力探索，用科技的力量让科幻智能服装不再遥远。
从终结者到蜘蛛侠，科幻电影中自我修复的机器人和服装设备比比皆是。然而，在现实中，磨损会降低电子设备的有效性，直到它们被替换。自我修复材料的领域正在迅速扩大，科幻电影中自我修复的场景可能很快就会成为现实，这要归功于科学家们开发了能够自我修复的生态友好型纳米晶体半导体。根据研究人员发表在《先进功能材料》上的研究结果，一组名为双钙钛矿的材料在被电子束辐射损坏后，显示出自愈特性。钙钛矿最早发现于1839年，在近几年引起了科学家们的注意，因为它们具有独特的电光特性且生产成本不高，同时在能量转换方面非常有效。
超级英雄电影《复仇者联盟3》中钢铁侠身穿的逆天战衣——纳米液态金属战衣可以从方舟反应炉中析出，覆盖全身，变成坚固的钢铁战衣。电影中的纳米液态金属不仅可以幻化成各种武器，而且可以嵌入人工智能系统，具有快速反应能力。不同于电影中自动覆盖全身形成坚固战甲的纳米液态金属材料，现实中的液态金属是一类低熔点的合金材料，可以在室温环境中保持液体形态。将液态金属与服装结合，则可以创造出更加智能的衣服。
来自清华大学的刘静教授和张莹莹教授的研究团队联合开发了一种液态金属智能服装的制备方法。利用这种方法可以方便快捷地在棉布上制备出大面积的液态金属电路，制备出的电路可以随服装被任意折叠和拉伸。基于此制备方法，研究人员设计出具有人机交互、无线供电、柔性显示以及人体热管理等多种功能的智能服装系统。
制造服装的传统布料往往由纤维编织而成，具有粗糙的表面形貌。前期的研究发现这种粗糙的界面使得液态金属难以附着其表面。因此，研究人员使用丝网印刷方法首先在棉布表面覆盖一层聚乙酸乙烯酯（PVAC）胶膜，胶膜渗透进布料纤维之间的空隙，并在布料表面形成光滑平整的界面，而且这层胶膜对液态金属具有极好的粘附性，可以将液态金属牢固地粘附在其表面。此外，在该项研究中研究人员使用了掺杂金属铜微颗粒的半液态金属浆料（Cu-EGaIn）代替液态金属镓铟合金，这种浆料相比液态金属镓铟合金具有更高的导电性，其较高的塑形能力也使得服装电路结构更为稳定，使用滚轮涂布的方法即可快速黏附到PVAC胶膜上。
最后，为提高液态金属服装电路的稳定性和防水能力，研究人员将Ecoflex胶膜覆盖在液态金属电路表面，完成电路封装。这种液态金属智能服装的制备方法操作简单，不需要复杂昂贵的制备设备，与刚性电子器件结合可以制造出多功能、大面积的可穿戴柔性电子设备，为开发个性化定制智能服装提供了新的解决途径。具备穿在身上即可测量心率等高功能的“智能服装”也正在快速发展。
冰火两重天，看科学家们如何出谋划策
今年夏日格外炎热，超过30℃的高温持续笼罩着全国许多城市。在这样的天气下，出门实在痛苦。尤其是衣服黏在流过汗的身体上，那种感觉实在是让人难受。有些男性索性脱掉上衣，在家还好，要是在外面当“膀爷”，不仅不雅，直接被阳光照射反而更热。在科幻电影里，有一种神奇的衣服。在夏天穿上它，不仅不热，反而会更凉快。这种事听起来有些不可思议，很多人觉得它真的只是科幻作品，但我国科学家已经造出这种神奇的衣服，并将研究成果发表在学术期刊《科学》上，展示了即将到来的未来生活。当你穿上这件衣服，人体表面的温度将会下降5℃，可以让你更舒适地度过炎热的夏天。
取得这项成果的，是华中科技大学陶光明团队、浙江大学马耀光教授团队，以及中国纺织科学研究院陶光明智能织物工作室等多家科研和产业单位。他们从自然界中受到启发，实现了这个“幻想”。
给他们启发的，是一种昆虫——撒哈拉银蚁。顾名思义，这是一种生活在撒哈拉沙漠的蚂蚁。只要听到撒哈拉这三个字，相信很多人就已经感受到热了。在中午阳光最强烈的时候，撒哈拉的地表甚至可以超过70℃，足以将人烫伤。然而，在这样恐怖的环境下，体长仅十毫米左右的撒哈拉银蚁竟然能顶着烈日在沙漠中觅食，丝毫不受到影响。
撒哈拉银蚁之所以能够在这样的酷暑之下生存，在于它有着独特的降温系统，其秘密就在于覆盖在身体顶部和侧部的毛发。和人类的毛发不同，它们的毛发横截面竟然是三角形的，这可以让它们有效地反射来自不同入射角度的各种可见光和近红外光，尤其是当入射角约为30°时，毛发几乎可以反射掉所有的入射光。阳光照射导致升温的原理就是热辐射的导热机制，其能量传播的媒介就是光子。所以，尽可能地反射光子，就是降温的重要手段，撒哈拉银蚁就是在这样的机制下生存下来的。
美国的一项研究表明，在同样的环境下，如果给一只撒哈拉银蚁剃了毛，其体温将会升高5—10℃。所以，我国的科学家们希望能够借助这些小蚂蚁的降温机制，打造出一款帮助人们在夏天解暑的衣服。
为了更加明显地进行对比，研究团队制作了一件特殊的背心，一侧是棉质的，另一侧是超材料织物，受试者坐在太阳下进行测试。结果表明，覆盖超材料织物的人体表面温度非常明显地降低了5℃左右。他们还在模拟汽车上做了实验，结果不出意料，覆盖超材料织物的汽车模型内温度也要更低一点。
这些理论说起来简单，研究过程中却有诸多不易。从纤维到编制，都会遇到各种挑战。尤其在2020年，又遇到了疫情，更是让研究一度陷入停滞。不过，这样的研究十分值得。未来，我们或将成为该研究的受益者，在夏天的户外不再那么痛苦。尤其是对于疫情过程中的医护工作者来说，这种服装材料尤其宝贵。除了他们，还有很多类似需要穿工装的人员，如环卫工作者、快递员、运动员等，都会非常渴望这样的智能降温服装投入使用。相信，这成为现实已经不远了。
与之相反，有一件衣服，不仅美观大方，还能自动加热！这并不是科幻电影里才有的黑科技，它已经在我们身边出现。在中国北京举行的2022年第24届冬季奥林匹克运动会上，在零下二三十摄氏度的天气里运动员如何保持体温？如何战胜冰雪的寒冷，取得更好的成绩？
为此，科学家设计出了一种新型服装——智能加热服！智能加热服是在低温环境下通过“主动加热”的方式，为人体提供热量的服装。从外观上看，它们和普通的衣服没什么不同，但是内部却大有文章。它们可以感知人体温度的变化，一旦体温过低，就会自动开启加热功能。智能加热服的应用主要是三个方面：其一是军队，军队经常在野外环境训练，尤其是极寒环境，智能加热服能减少士兵的体力消耗；其二是工作在极寒环境里的人们，包括各种野外工作者、专业寒冷项目运动员，他们在极寒环境中工作、训练和比赛，如果能够保持适合的体温，不仅能提高工作效率，也有助于提高运动成绩；第三个方面是医疗保健，有些老人、儿童和生病的人群，由于身体虚弱或者病情需求，也需要穿这种智能加热服。
智能加热服的设计需要选择合适的电热材料，这种材料在通电的时候，可以把电能转化成热能。有了这种材料作为核心，再匹配上电源、测温和控温系统就行了。现在智能加热服一般用的都是碳纳米管或者石墨烯材料，它们可以跟服装的面料很好地结合。有些直接织成纱线，有些则喷涂在面料上，形成一层薄薄的膜。
科研人员通过调整加热部位、设置加热强度等方法，提高加热服的穿着舒适度。同时，将加热片放在合适的区域，可以解决人体不同的部位对热量需求不一样的问题。智能加热服可以感知环境温度，自动启动、关闭加热功能，并通过学习，记住每个人的体温变化和最适温度，按照人们的习惯进行加热。智能加热服装使用体积小、电压低（远低于安全用电的电压）的充电宝作为能源，小巧且安全。体表温度如果大于等于42℃，持续六个小时以上就会产生低温烫伤1。于是，研究人员以42℃为限，通过测温元件和控温元件，将智能加热服的温度严格控制在42℃以下。既而实现自动加热又保护人体安全。
在《沙丘》的科幻世界里，蒸馏服是饱受沙漠中极端天气和恶劣气候考验的费雷曼人为了生存研制出的一种特殊装备，这种顶级的全封闭式求生套装，可以循环回收人体流失的水分。蒸馏服会捕捉所有水分并转化成饮用水，有了蒸馏服，即便在酷热的沙漠里长时间行走，也只会流失极少的水分，除此之外，这套服装还配备了温度调节器，能根据体外湿度的变化自动调节体内温度，从而成为沙漠中不可或缺的生存装备。这些科幻“衣”术给我们的科技与生活带来了更多的思考和启发。
未来，随着科技的高速发展，科幻世界中时尚而神奇的服装将在我们的生活中成为现实。服装不仅时尚新颖，还能实现修复愈合、电子传感、温度调节等功能效果。到那个时候，“衣”又将如何定义呢？
【责任编辑：竹子】
1 低温烫伤：指身体长时间接触高于体温的低温物质而导致的烫伤。大家理解的烫伤一般指高温烫伤，而因长时间使用热水袋之类的取暖用品所导致的烫伤则属于低温烫伤。