生活在寒带的动物为了抵御严寒，身体上包裹着厚厚的脂肪和皮毛。人类在长期的进化过程中体毛退化，在冬季需用衣物抵御严寒。在过去，北方人冬季通常都穿着厚厚的棉衣、棉鞋、棉裤，而在追求时尚的今天，随着人们的消费能力提升，羽绒服逐渐大众化。
羽绒取自家禽，是保暖性能最好的天然材料之一，在羽绒服中填充的是消毒杀菌后的鸭绒或者鹅绒，当然也有人造羽绒。保暖性能极佳的羽绒服，不仅寒带地区的人在用，极地人员也在用。由于羽绒服中填充的是羽绒，很多人就认为起保暖作用的是羽绒，其实起保暖作用的主要是空气，这是为什么呢？
人体需要保持恒温
人属于恒温动物，我们每天通过食物摄取能量，一部分用来维持体温。恒定的温度对人体的正常生理活动至关重要，体温过高或过低都会危及生命。
上图为不同年龄阶段的体温分布。
人只要活着，就会进行新陈代谢，这个过程中体内会积蓄多余的热量，必须要散热。人体主要通过血液将体内的多余热量转移至体表，并散发出去，温度过高时还会通过排汗的方式加速散热。
当环境温度高于人体温度时，人体已无法正常散热；当环境温度低于人体温度时，人体的热量会流失，温差越大，人体热量流失的越快，感觉越冷。保暖就是为了减缓人体热量的流失速度，使人体保持恒温，羽绒服起的就是这样的作用。如果温度实在太低，还需要热源进行取暖。
身体将热量散失到环境中，这属于热传递
热传递是由温度差引起的热量转移现象。热传递主要以热传导、热对流和热辐射三种方式进行，热量通常以一种或多种方式由高温区转移至低温区。热传导是固体的主要传热方式；热对流主要发生于液体和气体中，是流体热传递的主要方式；热辐射是以电磁波进行热传递的方式，任何温度在绝对零度（零下273.15摄氏度）之上的物体都会向外辐射出电磁波，温度越高，辐射出的总能量就越大。
以人体散热过程为例。人体为了保持恒温，必须将多余的热量散发到环境当中。人们通常生活在地球表面，人体包裹着一层皮肤，与人体接触面积最大、接触时间最长的就是空气。身体中的热量除了会以热辐射的形式进行转移以外，在与空气接触时，还会将热能传导给空气。人体周围的空气流动速度越快，与人体接触而升温的空气能够快速流走，这不仅加快了空气中的热对流，还使冷空气与身体接触的频率变高，这样身体热量流失的速度也就加快了。
上图为人体不同部位的温度分布。
风扇就属于强制对流，可以帮助人体快速散热。如果空气的温度与人体温度相差不大，风扇也就起不了太大的作用了。此时就需要用到空调。
此外，人体最显著的特点就是可以通过大量流汗的方式，进行蒸发散热。蒸发是一种物相变化，在任何温度下都可以进行，具有致冷作用。
隔热和保温都是为了阻断热传递
对于可以冷暖两用的空调，冬天空调加热室内空气，夏天空调将室内的热量转移到室外。使用空调时，需要一个密闭的空间将热空气与冷空气隔绝开来，门窗紧闭的房间起到的就是这么一个隔离作用。房间既能隔热又能保温，不管是保温还是隔热，本质上都是为了阻断热量转移。
以大家常用的保温杯或暖水瓶为例，我们将热水倒入杯中，视环境温度而定，一般可以保温12个小时。如果我们将冰淇淋放入其中，同样可以隔热，可以使冰淇淋在炎炎夏日保存10多个小时都不化。夏季有些商家会用保温毯或者棉被盖着装满冷饮和冰淇淋的冰柜，除了阻止阳光照射外，还有就是起个隔热作用，降低电力消耗。
虽然存在温差，只要能够阻断热传递，热能就不会在两个物体之间出现流动。完全阻断是不可能的，但是通过某些具有优异阻热性质的材料，就可以减缓热传递这个过程。
热传递主要分三种方式，阻热材料就要在这上面下功夫。热辐射虽然可以在真空中传播，但是一张纸就可以起到阻挡作用；热对流可以通过某些方式减慢；至于热传导则要使用绝热材料，绝热材料又叫做热的不良导体，生活中常见的有木柴、塑胶、空气等。
羽绒在空气的配合下，具有良好的阻热性能
上面已经说过，空气是很好的绝热材料，其实羽绒也具有很好的绝热性能。空气虽然是气体，存在热对流。不过，羽绒与羽绒之间存在很多缝隙，空气分布在这些缝隙中，羽绒对空气的流动会起到阻碍作用。同时，制作羽绒服的布料一般比较密闭，就是为了减少羽绒服中的空气流动，这样才能更保暖。
衣服能够阻碍热辐射自然不用说，再加上衣领、袖口等处的紧缩型设计，尽量减少空气流动，再加良好的绝热性能，使羽绒服的保暖效果变得非常好，即使在零下10来度的室外，也能使身体保持温暖。虽然棉、皮革等材料也能保暖，但是羽绒显然更轻些，并且保暖性能更佳。
羽绒具有一定的韧性，挤压之后不易变形，能够保持蓬松。只有蓬松，才能使羽绒之间的缝隙中充满大量空气，这才是保暖的关键。很多羽绒服穿一段时间，多次清洗后，蓬松度下降，变得不太保暖，就是这个原因。之所以选择羽绒，与它十分的轻也有很大的关系。
总结起来，保温隔热材料一般都具有质轻、多孔疏松、导热系数低等性质。
基于此，科学家发明了世界上最轻的阻热材料——气凝胶。气凝胶是固体，凝胶呈空间网状结构，内部90%都是空气或者其它气体，整体密度甚至比空气还略低。使用二氧化硅等材料制作的气凝胶，不仅绝热性能极佳，还具有良好的透明性，被用于航天领域。
如上图所示，将鲜花放在气凝胶上，即使在高温烈焰的炙烤下，依然毫无损伤。
由此可见，羽绒服保暖主要靠的就是空气，羽绒主要起辅助作用。
热爱科学的朋友，欢迎关注我。
网友评论