调温服装研究进展与发展趋势的可视化分析

摘要： 为探析调温服装领域的研究现状和发展趋势，本文基于文献计量法与文献综述法，以中国知网CNKI数据库和Web of Science核心合集数据库中相关文献为数据来源，通过VOSviewer和CiteSpace两款可视化软件，对调温服装研究的年发文量、发文作者、发文机构、发文国家（地区）、关键词共现和聚类、关键词时间线等信息，进行科学知识图谱分析与描述性统计分析，以多维角度探索调温服装的研究热点与前沿。研究结果表明：2000年至今，国内外调温服装研究多应用于消防救援、医用防护、煤矿与隧道施工等处于极端工作环境的行业领域，且更加侧重于从人体生理反应数据对调温服装的性能进行优化，从服装逐步聚焦到着装者自身;调温方式、调温服装的性能评价、调温服装与人体生理指标的相互作用则是当前调温服装领域的研究热点;未来发展应以提升对轻量化、高效能的外源设备和新型调温材料的研发，建立健全相关的行业标准与生产技术规范，开展多维度的性能评价体系，立足于数智协同、研发多功能集成化的智能调温服装为主要方向。

关键词： 调温服装;降温服;加热服;热防护服;相变材料;可视化分析;体温调节;智能服装

中图分类号： TS941.731

文献标志码： A

文章编号： 10017003（2024）12期数0104起始页码13篇页数

DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2024.12期数.011（篇序）

应用于消防救援、施工作业、边防巡逻等极端工作环境中的调温服装，能够有效避免作业人员因体温失衡所引发的风险^［1］。随着调温服装市场需求的日益增长，学者针对该领域的文献研究随之增加，但研究对象多以单一的调温材料、降温服或防寒服为主，对其现状的研究方法也多以文献综述为主，缺乏对调温服装领域系统且可视化的梳理。随着可视化分析法在纺织服装领域逐渐兴起，诸多学者利用如VOSviewer、Gephi、CiteSpace等可视化工具，对所研究领域的发展态势进行分析。因此，为更加系统地了解调温服装领域的研究现状与发展历程，把握调温服装的前沿动态与热点，本文依托VOSviewer和CiteSpace两款文献计量可视化工具，以文献计量与可视化分析为视角，结合文献综述法，从多维度对调温服装领域的学术文献进行系统梳理，旨在助推调温服装后续研究的进一步发展。

1 研究方法与数据来源

1.1 数据来源与处理

本文选取CNKI知网数据库和Web of Science（WOS）核心数据库作为数据来源，设定检索日期为2000-01-01至2024-03-01。CNKI数据库检索式样为主题=“调温服OR防寒服OR加热服OR发热服OR空调服OR降温服OR冷却服”，共检索出中文文献856条。为确保数据采集准确率，从中去除重复文献并筛除新闻、报纸、与主题不相关和信息不全等文献，最终采用有效中文文献621篇。针对英文文献数据遴选，本文将检索条件设置为TS=（thermal regulation garment OR Cold protective clothing OR Cold protective garment OR heating garment OR Air conditioning clothes OR cooling clothing OR cooling garment） AND TS=（human），并利用WOS数据库中的“高级检索”与“精确检索”功能，共获取910条文献，经过筛选后采用有效英文文献763篇。

1.2 研究方法

本文以“选择数据库→数据预处理→可视化分析→图谱调节和美化→结果解读与分析”为主要研究路径，如图1所示，选用荷兰莱顿大学CWTS机构开发的VOSviewer（版本为1.6.20）与美国德雷塞尔大学陈美超教授基于JAVA程序开发的CiteSpace（版本为6.2.R7）两款文献计量可视化软件，以CNKI与WOS核心数据库中调温服装领域文献为数据来源，通过文献计量法结合文献综述法对调温服装领域研究进展与趋势进行多维计量和可视化分析，进而分析了调温服装领域的发展进程、研究前沿与热点等信息。

2 调温服装领域研究分布情况

2.1 调温服装领域年发文量分析

基于调温类服装研究文献数量的年度变化趋势（图2），可以观察到不同时间段内国内外调温服装研究热度及态势。由图2可见，中、英文调温服装研究文献数量在2000—2021年均呈现稳步增长势态;其中，2019—2021年中、英文文献发文量均迅速上升，这主要与COVID-19期间医用防护服的调温需求相关;近几年国际上不断涌现新的调温材料与技术，吸引了更多国际学者对该领域的关注，也导致2022—2023年英文文献发文量远多于中文文献。

2.2 发文作者及合作网络分析

以“Author”为节点，利用VOSviewer对发文作者及合作网络可视化分析，节点大小反映作者的出现频次，连线的粗细表明作者间合作的紧密程度，如图3所示。由图3可见，国内调温类服装研究主要形成了5个紧密合作的科研团队。以李俊、王敏等的合作团体规模较大，该团队在调温类服装的综合优化设计、数值模拟、智能化设计等领域取得了一定进展^［2-3］;柯莹、王宏付、张海棠等主要关注电加热服与防寒服的研发^［4-5］;王云仪、苏云等的研究方向主要为调温服的通风设计

方法和加热装置分布位置测评等方面^［6-7］;以卢业虎为核心的团队致力于热防护服与智能防寒服研究^［8-9］;最后以唐世君为核心的团队对电加热服产品研究较多^［10］。国际上英文文献的作者合作网络更为密集。中国学者Li Jun、Wang Yunyi、Lu Yehu等形成了最大的合作团队，该团队主要致力于消防与煤矿等行业的热防护服研究^［11-13］;以Wang Faming为核心的研究团体对调温类服装的热湿度管理机制、相变冷却服开发、冷却服性能评估模型等主题的研究较深^［14-16］;Psikuta A、Rossi Rene M等聚焦于人体热生理反应和热传递机制研究^［17-18］;以Havenith G、Kuklane K、Gao Chuansi等为代表的学者多专注于消防等职业服装的降温研究^［19-20］。另由表1可知，中国学者李俊在中英文文献累计发文量均排名前列，其中李俊、柯莹、王宏付在中文期刊发文量排名前三，Li Jun、Wang Faming、Psikuta A分列英文期刊发文量前三。

2.3 发文国家、机构合作网络分析

基于VOSviewer对发文国家和机构进行可视化分析，从国家发文量来看，中国为发文数量最多的国家，达255篇，其次为美国（158篇）、英国（47篇）、加拿大（38篇）、日本（38篇）等。从国家联系程度看（图4），中国、美国、日本、丹麦等国家合作发文较为频繁，这与中国近年来与欧美国家在复合材料、生命工程领域的交流密切相关。从发文机构数量看，中文文献中的发文机构共313个，英文文献中发文机构共851个。从发文机构间的合作分布来看（图5），共形成了3个中文合作网络和5个英文合作网络，其中东华大学与各机构间的合作最为频繁，并与发文41篇的Hong Kong Polytech University形成了最密切的合作关系。表2为中英文发文量TOP10的机构，可见中文文献发文最多的机构为东华大学服装与艺术设计学院（15篇），英文发文最多的机构同样为东华大学（累计发文62篇）。

3 调温服装领域共引网络及演进趋势分析

3.1 关键词共现及高频词分析

通过VOSviewer以Keyword为节点绘制关键词共现可视化图谱，如图6所示。中文文献形成关键词938个，英文文献形成关键词2 242个。由表3可见，中文文献的高频关键词主要为降温服、相变材料、防寒服、热舒适、冷却服、电加热服、暖体假人、皮肤温度、半导体制冷等。英文文献中高频关键词主要为thermal comfort（热舒适）、heat stress（热应激）、protective clothing（防护服）、thermoregulation（体温调节）、skin temperature（皮肤温度）、heat transfer（热传导）、thermal sensation（热感）、thermal insulation（热绝缘）、phase change material（相变材料）、thermal manikin（暖体假人）等。由此可见，国内调温服装研究与全球范围内研究关注的热点主题保持高度一致。

3.2 关键词聚类分析

利用CiteSpace软件对筛选的文献进行关键词聚类分析，结果如图7所示。平均轮廓值是聚类成员同质性的衡量指标，聚类成员之间的相似度与其数值大小成正比，而平均轮廓值大于0.700 0则表明聚类结果具备说服力。中文文献中共提取出10个规模最大的聚类，分别为#0相变材料、#1热舒适性、#2结构设计、#3热舒适系统、#4暖体假人、#5个体防护、#6保暖性能、#7服装设计、#8热湿舒适性、#9冷却进风，平均轮廓值为0.925 9，大于0.700 0，表明聚类结果显著可靠，基本反映出国内调温服装研究的主题轮廓，各聚类详细信息如表4所示。英文研究文献中的关键词共提取到#0 thermal comfort、#1 heat transfer、#2 phase change material、#3 core temperature、#4 thermoregulation、#5 volatile organic compounds、#6 heat stress、#7 heat等8个规模最大聚类团块，平均轮廓值为0.765 4，其聚类结构显著，有利于从宏观上把握国际调温服装研究的热点内容，各聚类如表5所示。

3.3 演进趋势分析

利用CiteSpace的Timeline视图功能绘制关键词时间线图谱，通过词频和中心度高的热点关键词可识别研究热点的变化轨迹和知识演进的时间跨度，如图8、图9所示。由此，可以将2000年至今的国内外调温服装研究变化趋势分为三个阶段：第一阶段是调温服装研究的起步期（2000—2006年）。这一阶段调温服装领域的发文量较少，涉及的关键词数量不多，主要探讨调温服装的概念、分类、材料结构，以及关键技术等基础内容。第二阶段是调温服装研究的探索发展期（2007—2016年）。此阶段学者们对调温服装研究范围和类别扩大，关注点从调温方式延伸至性能测试与评价等主题，对后续发展具有重要的引领和扩散作用。第三阶段是调温服装研究的多元发展期（2017至今）。这一阶段调温类服装研究发文量增长迅速，学者们更加侧重于从人体生理反应数据对调温服进行性能的优化，从服装逐步聚焦到着装者自身。

4 调温服装领域研究热点

通过上述关键词聚类和高频关键词对比的结果显示，国内外研究主题结构和内容存在高度重叠。结合相关文献，可以将国内外调温服装的研究热点归纳为三个主题：一是对不同调温方式的研究，二是对调温服装的性能评价，三是调温服装与个体生理指标的相互作用。

4.1 调温方式

不同调温方式的调温服具有不同的优缺点，依据适用场景遴选适宜的调温方式才能得到到最佳的调温效果，如表6所示。当前调温服装的主要调温方式为以下几类：

4.1.1 能量（电能）转化式调温

能量转化式调温的主要形式是通过“电能—调温材料/装置—热能/冷却能量”或“光能/其他能量—电能—调温材料/装置—热能/冷却能量”的转化进行调温^［21］。其中，因石墨烯、碳纤维和碳纳米管等碳基材料作为主要的发热材料具备质量较轻、原理成熟且易实现等优势^［22］，基于电加热原理制作而成的加热服装市场化应用程度最高。电加热服通常由电源、发热系统、调温系统及用户界面组成^［23］，其电源通常采用灵活性更好的移动电源或能量转化装备为主，如李国安等^［24］选用非微晶硅基双结叠结构的柔性太阳能电池板作为电源，结合锂电池、石墨烯薄膜、GPS系统、温控开关等模块，研发了一款集可充电、保暖、定位等功能于一体的智能户外登山服。电加热服的加热区域直接影响到其加热效果，通常以前胸、前腹、后背及人体关节、穴位等热敏感度较强的部位为主要加热区域^［25］。

4.1.2 流体式调温

流体式调温主要包括气体调温服和液体调温服，其原理是将预热或预冷的空气或液体流经服装内部结构，进而调节服装内部微气候。早期气体调温服以降温目的为主，通过在服装后腰位置加装微型风扇，进而加速人体皮肤表面汗液的蒸发速率与对流热损失，达到降温的效果^［26］。热电技术与半导体行业的迅速发展推动了气体式调温服装的进一步升级，热电技术具备可逆性与电力转换能力，能够依靠半导体制冷片同时实现加热和降温^［27］。液体调温服虽然能够提供较为均匀和长时间的调温效果，但因调温效果与循环液体的管道分布数量、流量等因素息息相关，导致其灵动性较差^［28］。Li等^［29］为解决传统降温服装重量大和效率较低等问题，结合热电冷却技术开发了一款液体冷却服。通过模拟人体在高温环境下的生理实验，分析了环境温度与运动强度对液体冷却服降温效果的影响，实验结果显示，运动强度越大液冷服应设置更低的进水温度，而环境温度对其影响较小。

4.1.3 辐射式调温

辐射式调温的原理是利用辐射材料或以涂层、薄膜的形式与织物相结合，调控人体红外发射率和对太阳光的反射率^［30］。辐射调温材料分为日间辐射调温材料和夜间辐射调温材料，当前日间辐射冷却材料更受学者关注，其主要应用于医用防护服等领域^［31］。然而，日间辐射冷却材料多以光子结构、聚合物和超材料为主，因此该类材料制备的服装舒适性较差^［32］。Zhu等^［33］通过分子结构设计和可拓展的耦合试剂辅助浸涂的方式，探索了基于纳米加工方式的丝绸用作日间辐射冷却材料的可行性。结果表明，在环境温度为35 ℃的阳光直射下，纳米加工的丝绸温度低于环境温度约3.5 ℃且舒适性得到较大的提升。当前，学者们将辐射材料的研究重点放在了双向调温功能的开发上，如Cheng等^［34］通过静电纺丝技术，开发了一种透气、柔性、可拉伸、具有Janus结构和皮革纹理的日间辐射调温材料，能够实现高效的被动辐射冷却和加热。

4.1.4 结构响应式调温

结构响应式调温是通过调整服装结构或纤维织物的组织结构设计，进而影响人体与外界的热交换，当前该类研究的热点主要集中在将刺激响应性聚合物集成于织物的智能响应式纺织品^［35］。Pu等^［36］在亲水性植物棉织物结构内创建了梯度-Janus润湿通道，并在通道表面应用了热敏聚合物，进而开发了一种智能响应式的织物。该织物能够模仿人体皮肤卓越的热响应单向液体运输的特性，同时具有出色的防水性。随着温度的升高，该织物能够促进汗液的运输和蒸发散热，温度下降将减少汗液的运输和蒸发散热，比较适用于运动服等功能性服装。Li等^［37］开发了一种具有湿度和温度双响应层的多模态智能织物，该织物由银涂层热湿敏感热塑性聚氨酯（Ag-THSPU）和聚偏氟乙烯和聚氨酯（PU-PVDF）的混合物拼接而成，合理的多功能材料设计使其具备适当的机械、光学和可穿戴性能，同时可以调节空气对流、中红外线发射和汗液蒸发。

4.1.5 相变材料

相变材料可随外界环境或人体温度的变化发生“固—液”和“液—固”的可逆性变化，以“吸收—储存—释放”热量的方式，维持一定范围内恒定的温度，进而达到温度调节的作用^［38］。何骞^［39］通过建立热平衡模型，获取了相变材料的用量计算公式，并以石蜡作为主相变蓄冷单元，结合风扇设计，研制了一款新型冷却服。经测试，该冷却服具有显著的降温除湿作用，能够使前胸、后腰等部位长时间维持于33℃以下，解决了常规相变降温服装不易调控温度和透湿性较差等问题。含有相变材料微胶囊的服装可以延缓人体温度变化，降低皮肤表面的汗液积聚率和环境条件变化过程中的热量损失^［40］，然而相变材料的加热保暖效果有限。Greszta等^［41］研发了一款添加气凝胶和相变材料的防寒防护服，其防寒原理是在四层针刺非织造布之间均匀地分布了三层添加剂（气凝胶颗粒和相变材料微胶囊），并经热压机在100 ℃的条件下热黏合30 s而形成。该研究测试结果表明，气凝胶结合相变材料的使用可以有效提高防寒服的防寒保暖性能。

4.1.6 化学材料

化学材料调温服装具备即时调温的优点，但因调温时间短且材料安全性等因素，限制了其诸多的应用场景。化学加热类服装主要由铁粉、硅藻土、活性炭或高吸水性树脂等化学材料通过如铁粉生锈、氧化放热等化学储能原理实现加热^［42］。化学降温类服装主要通过放置化学冰袋达到降温目的，化学冰袋内主要由装有水的内塑料袋和独立包装的冷凝剂（由硝酸钠、尿素、氯化钠等化学材料处理而成的颗粒物）组成，使用时将化学冰袋置于服装内，挤压冰袋使内塑料袋破裂，冷凝剂便可溶于水产生吸热反应，进而开始降温^［43］。

4.1.7 其他新型材料

近年来，学者们不断探索能够依靠自身材料特性或涂层、复合等工艺进行体温调节的新型材料，导热性、保暖性、绝缘性及凉感等逐渐成为新型材料的评价指标。如气凝胶材料，因其卓越的绝缘性、热稳定性和低导热等材料特性，常被用于防寒服、热防护服和化学防护服等领域^［44］。Xu等^［45］受驼峰启发，内置SiO2气凝胶作为隔热层，通过热轧处理和超声波焊接，将阵列式隔热单元和异型芯吸通道（单向导湿作用）整合一体，进而研发了一种具有仿驼峰结构的层级织物（HHF）。测试结果显示，相较于传统消防服，HHF在80 ℃的极端环境下，底部温度降低了20.6 ℃，相对湿度降低了13.6%，表明HHF仿生织物不仅具备出色的热防护性能，还能够利用单向导湿功能满足消防人员所需的热湿舒适性。

4.2 调温服装的性能评价

针对调温服装的性能评价，研究热点主要集中于对调温服装舒适性能和织物性能两个部分的评价。

4.2.1 调温服装舒适性评价

舒适性评价测试方法主要以暖体假人实验和真人着装实验为主，主要评价内容集中在调温性能、稳定性、热防护性、调温部位等方向。如操凯等^［46］基于暖体假人与环境舱模拟实验，在不同温度、不同定向热辐射及不同劳动强度的条件设置下，对三款不同型号的消防用降温背心进行了降温性能的评估测试，结果显示，备有两个盐水混合物蓄冷袋，覆盖面积为0.168 m2的1号降温背心降温效果最为显著。部分学者将舒适性评价实验作为验证或提升医用降温防护服对缓解人体热应激效应的主要方式。如翟亚歌等^［47］利用自主研发的功能型防护面料，以半导体制冷元件和陶瓷片加热元件为调温装置，设计开发了一款具备双向调温功能的智能医用防护服，并通过真人着装实验和红外热成像的方法，对受试者的躯干温度、皮肤温度、核心温度等指标进行数据评价，实验结果表明，相较于常规一次性防护服，该款智能医用防护具备良好的热湿舒适性，且能够在同等运动强度下较为持久的降低着装者的体温。Yang等^［48］将制备的40 cm×40 cm聚乙烯醇复合薄膜贴于医用防护服里背部，并利用出汗暖体假人进行了舒适性评价，结果显示，所制备的薄膜能够将医用防护服内部热指数降低到41 ℃以下，湿度降低40%。

然而，学者们发现在一些特殊的实验测试条件下，真人着装实验结果易受实验对象和实验条件等因素的限制^［49］。暖体假人实验虽能够客观反应服装的热阻、热流量等物理指标，但存在成本高和无法研究传热机制等弊端。因此，基于机器学习构建数值模型的方法逐渐被应用于调温服装的性能评价中。早期建立的人体热反应数值模型较为简化，且多针对传统被动保暖服，主要以热阻、湿阻的参数计算服装的热湿传递^［50］。陈飞宇等^［51］开发了一种用于主动加热服装的热湿传递通用模型，并结合辐射传热、服装结构与加热部位等因素，对电加热服的评价模型进行优化。测试数据显示，其构建的通用模型（误差＜0.5 ℃）与优化后的电加热服模型（误差＜0.47 ℃）对局部皮肤温度的预测较为精准。王中昱^［52］等阐述了机器学习算法建立的个体热舒适模型在用户个性化、输入参数多维化和预测动态化等方面的优势，提出样本数据和参数应依据实际环境而选择，并应在未来建立模型性能评估的规范。

4.2.2 织物性能评价

国内外学者对于调温服装织物性能的评价，一般主要针对其热传递性能、稳定性及热湿舒适性，评价指标包括热阻、透气性、透湿性、保温性、导热系数等。Lu等^［53］通过准确模拟热防护冷却织物在暴露于蒸汽时的传热和传湿特性，将皮肤生物传热和烧伤积分模型与蒸汽传热模型相结合，利用参数研究分析了蒸汽通过织物向皮肤的传热机理及影响织物蒸汽保护的因素。张雪原等^［54］为优化电加热服的设计，通过模拟人体皮肤—加热型织物系统—环境之间的热传递过程，探讨了衣下空气层对加热型织物系统的热阻和加热效率的影响。程子琪^［55］等利用Comsol软件建立了电热织物系统传热模型，在考虑了热传导、热对流、热辐射3种传热方式的情况下，进行了多物理场耦合模拟，并通过数值模型进行了稳态的参数化研究，进而建立了皮肤温度预测模型，同时将该模型应用于电加热服相关参数的设计中。

赵辰等^［56］为探索提升降温服降温效果的功能设计方法，综述了国内外影响降温服效果的因素，并指出了织物的隔热性能、透气性能、弹性及透湿性能对降温服的辅助降温作用。面料孔隙气体交换能够降低服装热阻，提升人体汗液蒸发速率，并可以促进人体表面与空气的热交换，但对于气冷式降温服，会减弱其与人体的对流换热，影响降温效果^［57］。Tu等^［58］为探讨空气充气纺织品厚度和环境对其隔热性的影响，基于计算机流体动力学理论开发了一个三维数值模型，用于研究空气充气和纤维填充纺织品的热和流动传递。此外，调温服装的节能环保问题一直备受学者的关注。Cheng等^［59］开发了一个涉及人体皮肤、三层电加热织物系统与冷环境之间相互作用的三维传热模型，利用验证后的数值模型对加热温度、内外织物热阻、风速和环境空气温度进行参数研究，并建立了皮肤温度预测模型，随后将其用于确定电加热服的相关参数，进而优化了电加热服并实现了人体热舒适与节能的双重目标。

4.3 调温服装与人体生理指标的相互作用

现阶段，国内外调温服装研究更为新颖深入，实验研究更为成熟，体温调节与管理也更为精细化，研究人员逐渐将调温服的研究重点放在了调温服装与人体生理指标的相互作用。学者们发现年轻人和老年人的体温调节能力存在显著的差异，老年人的热受体不敏感，在维持体内温度平衡方面存在更多风险^［60］。吴雨曦^［61］基于老年女性群体腹部突出、佝偻驼背等体型特征和躯干部位不同的冷暖生理需求，针对老年女性群体研发了一款能够根据人体生理皮肤温度实现调温的智能加热服。朱达辉等^［62］针对老年用户生理、心理双重特征，基于UCD设计研究法开发了一款具备温度记忆反馈功能的智能感应电发热服，满足了老年用户对电加热服产品便捷性与安全性等需求。与此同时，全球变暖和持续的高温天气等因素，致使热环境职业领域工作者极易出现如中暑、脱水和热衰竭等现象，甚至会增加患肾脏疾病风险^［63］。因此，越来越多的降温服装研究者开始结合不同的工作场景、劳动强度和职业特性等影响因素，遴选更适宜的降温服制备方案^［64］。

新兴的可穿戴电子纺织品在健康监测、运动管理等需进行实时、长期的生理数据监测领域展现了巨大的潜力。但学者发现，当前研究大多忽略了电子纺织品的热湿管理性能，生理数据监测过程中会出现因皮肤温度失衡导致信号失真的现象^［65］。因此，在不影响电子纺织品电子性能的条件下，实现人体温度和湿度舒适度的调节仍是迄今为止的重大挑战。Jung等^［66］开发了一种柔性可拉伸的多模态热电皮肤，能够在水下对潜水员的生理状况进行实时监测，还能够通过热电冷却或加热的方式调节潜水员的体温，该研究可用于潜水救援和海军任务等领域。Zhang^［67］等开发了一种具有Janus润湿性和分层梯度蜂窝状网络结构的电子织物，该织物集成了定向水输送和日间辐射冷却性能，因此该织物在室内外均可进行运动监测和热湿管理。

5 研究结论与展望

5.1 研究结论

本文借助VOSviewer和CiteSpace两款文献计量可视化软件，以2000年1月1日—2024年3月1日为检索日期，对CNKI和WOS核心合集数据库中1 384篇调温服装领域密切相关的中英文文献，进行了多维计量和可视化分析。得到的研究结果如下：1） 中英文调温服装研究文献数量在2021年之前均呈现稳步增长势态。但随着国际调温类材料科技与前沿技术不断提升，吸引了更多国际学者对该领域的关注，也导致2022—2023年的英文文献发文量远多于中文文献。2） 中国和美国在调温服装领域占据主导位置，中国、美国、日本、丹麦等国家合作发文较为频繁。东华大学与香港理工大学为调温服装领域发文最多的机构，且两个机构之间形成了最密切的合作关系。Li Jun，Wang Faming，Psikuta A，Rossi Rene M，Fan Jintu等学者为该领域的核心研究者。3） 国内外调温服装研究大致可分为三个阶段，分别为起步期（2000—2006年）、探索发展期（2007—2016年）及多元发展期（2017年至今）。当前研究更加侧重于从人体生理反应数据对调温服进行性能与功能优化的探索，从服装逐步聚焦到穿戴者自身，且多用于消防救援、医用防护、煤矿与隧道施工等处于极端工作环境的行业领域。4） 当前调温服装领域的研究热点主要为调温方式、调温服装性能评价、调温服装与人体生理指标的相互作用。

5.2 研究展望

调温服装的发展前景较为广阔，但市场化应用过程中仍存在一些潜在障碍。首先是服装的轻量化问题，如流体式调温、相变材料等调温方式会因体积较重而导致灵活性下降;其次是使用过程中的安全问题，如电加热服的用电安全和化学材料等易发生材料泄漏等问题，一定程度阻碍了调温服装的市场化应用;再者是性能评价体系不完善，当前调温服装的性能评价实验多以实验室中的模拟测试为主，忽略了实际应用场景对调温服装性能和着装者舒适度的影响;最后则是当前调温服装功能性与智能化程度不足的问题。

综上所述，未来可从以下几个方面展开研究：1） 提升对轻量化、高效能的外源设备和新型调温材料的研发。如增加对相变微胶囊、仿生调温纺织品、微型半导体设备等的研究深度。2） 建立健全调温服装相关的行业标准与生产技术规范。标准化与规模化的生产保障产品质量的同时也降低了生产成本，具有价格竞争力才能够打开商业市场。3） 优化调温服装的实验测试方案，开展多维的性能评价体系。如增加现场真人测试、开发新型智能温变的暖体假人等。4） 立足于数智协同，研发多功能集成化的智能调温服装。先进纺织科技和智能传感技术的发展推动着调温服装逐渐趋向智能化、数字化、绿色化等多元深化，如生理健康监测等多功能集成的智能调温服装也将成为未来主要研究趋势。

参考文献：

［1］GU B， FAN F， XU Q H， et al. A nano-structured bilayer asymmetric wettability textile for efficient personal thermal and moisture management in high-temperature environments［J］. Chemical Engineering Journal， 2023（461）： 141919.

［2］朱晓荣， 何佳臻， 王敏. 相变材料在热防护服上的应用研究进展［J］. 纺织学报， 2022， 43（4）： 194-202.

ZHU X R， HE J Z， WANG M. Application research progress in phase change materials for thermal protective clothing［J］. Journal of Textile Research， 2022， 43（4）： 194-202.

［3］刘钰， 李俊， 苏云， 等. 防寒服额定温度预测模型研究现状及发展趋势［J］. 纺织导报， 2019（8）： 85-88.

LIU Y， LI J， SU Y， et al. Research status and development trend of rated temperature prediction model for cold-weather gear［J］. China Textile Leader， 2019（8）： 85-88.

［4］林磊， 王宏付， 柯莹. 电加热服的研究现状与进展［J］. 丝绸， 2022， 59（3）： 68-75.

LIN L， WANG H F， KE Y. Research status and progress of electrically heated garments［J］. Journal of Silk， 2022， 59（3）： 68-75.

［5］王宏付， 张海棠， 柯莹. 智能防寒服装研究进展［J］. 服装学报， 2021， 6（1）： 29-35.

WANG H F， ZHANG H T， KE Y. Research progress on intelligent cold protective clothing［J］. Journal of Clothing Research， 2021， 6（1）： 29-35.

［6］何超红， 王诗潭， 王云仪， 等. 基于热湿平衡的防寒服通风设计方法探析［J］. 纺织导报， 2019（7）： 99-102.

HE C H， WANG S T， WANG Y Y， et al. Analysis of ventilation design of cold protective clothing based on heat and moisture balance［J］. China Textile Leader， 2019（7）： 99-102.

［7］吴黛唯， 李红彦， 戴艳阳， 等. 加热装置在防寒服中的位置及其热效用［J］. 纺织学报， 2020， 41（6）： 118-124.

WU D W， LI H Y， DAI Y Y， et al. Thermal function effectiveness and location of heating device in cold protective clothing［J］. Journal of Textile Research， 2020， 41（6）： 118-124.

［8］项舒琪， 卢业虎. 新型热防护材料研究进展［J］. 丝绸， 2024， 61（2）： 95-105.

XIANG S Q， LU Y H. Research progress on novel thermal protection materials［J］. Journal of Silk， 2024， 61（2）： 95-105.

［9］苏文桢， 宋文芳， 卢业虎， 等. 充气防寒服的保暖性能［J］. 纺织学报， 2020， 41（2）： 115-118.

SU W Z， SONG W F， LU Y H， et al. Thermal insulation of air inflatable cold protective clothing［J］. Journal of Textile Research， 2020， 41（2）： 115-118.

［10］佟玫， 张雅丽， 唐世君. 边防部队电加热服的研制与功能评价［J］. 服装学报， 2021， 6（5）： 457-462.

TONG M， ZHANG Y L， TANG S J. Development and function evaluation of electric heating suit for frontier troops［J］. Journal of Clothing Research， 2021， 6（5）： 457-462.

［11］GUAN M H， LI J. Garment size effect of thermal protective clothing on global and local evaporative cooling of walking manikin in a hot environment［J］. International Journal of Biometeorology， 2020， 64（3）： 485-499.

［12］CHEN Y F， SU Y， LIU G J， et al. Design and performance evaluation of a firefighting protective suit with an incorporated liquid-cooled system［J］. International Journal of Occupational Safety and Ergonomics， 2024， 30（1）： 205-214.

［13］LI J M， WU L R， CHEN H X. Analysis of thermal comfort and threshold range of airflow supply parameters for different types of work in humid-heat coal mines［J］. Case Studies in Thermal Engineering， 2023（44）： 102826.

［14］RAJ U， WANG F M， SONG W F， et al. Performance enhancement of hybrid personal cooling clothing in a hot environment： PCM cooling energy management with additional insulation［J］. Ergonomics， 2019， 62（7）： 928-939.

［15］WAN X F， WANG F M， RAJ U. Numerical analysis of cooling effect of hybrid cooling clothing incorporated with phase change material （PCM） packs and air ventilation fans［J］. International Journal of Heat and Mass Transfer， 2018（126）： 636-648.

［16］ZHAO M M， YANG J， WANG F M， et al. The cooling performance of forced air ventilation garments in a warm environment： The effect of clothing eyelet designs［J］. The Journal of The Textile Institute， 2022， 114（3）： 378-387.

［17］PSIKUTA A， SHERIF F， MERT E， et al. Clothing air gaps in various postures in firefighters’ work［J］. International Journal of Biometeorology， 2023， 67（1）： 121-131.

［18］GUAN M H， PSIKUTA A， CAMENZIND M， et al. Effect of perspired moisture and material properties on evaporative cooling and thermal protection of the clothed human body exposed to radiant heat［J］. Textile Research Journal， 2019， 89（18）： 3663-3676.

［19］GAO C S， KUKLANE K， STERGREN P O， et al. Occupational heat stress assessment and protective strategies in the context of climate change［J］. International Journal of Biometeorology， 2018， 62（3）： 359-371.

［20］DEL F S， FALCOME T， MORABITO M， et al. Mitigating heat effects in the workplace with a ventilation jacket： Simulations of the whole-body and local human thermophysiological response with a sweating thermal manikin in a warm-dry environment［J］. Journal of Thermal Biology， 2024（119）： 103772.

［21］LI L， LIU W D， LIU Q F， et al. Multifunctional wearable thermoelectrics for personal thermal management［J］. Advanced Functional Materials， 2022， 32（22）： 2200548.

［22］MONDAL S. Phase change materials for smart textiles-an overview［J］. Applied Thermal Engineering， 2008， 28（11/12）： 1536-1550.

［23］柯莹， 张向辉. 电加热服结构及其性能评价方法［J］. 纺织导报， 2016（11）： 122-123.

KE Y， ZHANG X H. Methods for evaluating the structure and properties of electrically-heated garment［J］. China Textile Leader， 2016（11）： 122-123.

［24］李国安， 任祥放， 沈雷. 基于数字技术的可充电保暖登山服设计［J］. 毛纺科技， 2023， 51（11）： 47-53.

LI G A， REN X F， SHEN L. Design of rechargeable warm hiking suit based on digital technology［J］. Wool Textile Journal， 2023， 51（11）： 47-53.

［25］KUKKONEN K， VUORELA T， RANTANEN J， et al. The design and implementation of electrically heated clothing［C］//Proceedings Fifth International Symposium on Wearable Computers： The Design and Implementation of Electrically Heated Clothing. 2001： 180-181.

［26］SONG W F， WANG F M， WEI F R. Hybrid cooling clothing to improve thermal comfort of office workers in a hot indoor environment［J］. Building and Environment， 2016（100）： 92-101.

［27］HONG S， GU Y， SEO J K， et al. Wearable thermoelectrics for personalized thermoregulation［J］. Science Advances， 2019， 5（5）： 0536.

［28］GUO T H， SHANG B F， DUAN B， et al. Design and testing of a liquid cooled garment for hot environments［J］. Journal of Thermal Biology， 2015（49/50）： 47-54.

［29］LI Z J， YUAN T H， HU P Y， et al. Performance research of portable thermoelectric cooling garment under different working conditions［J］. International Journal of Refrigeration， 2023（150）： 327-337.

［30］ZHAO D L， AILI A， ZHAI Y， et al. Radiative sky cooling： Fundamental principles， materials， and applications［J］. Applied Physics Reviews， 2019， 6（2）： 021306.

［31］鲁雯玥， 严语欣， 陈幸， 等. 缓解人体热应激的医用防护服装研究进展及趋势［J］. 丝绸， 2023， 60（9）： 73-83.

LU W Y， YAN Y X， CHEN X， et al. Research progress and trend of medical protective clothing to alleviate human thermal stress［J］. Journal of Silk， 2023， 60（9）： 73-83.

［32］CAI L L， SONG A Y， LI W， et al. Spectrally selective nanocomposite textile for outdoor personal cooling［J］. Advanced Materials， 2018， 30（35）： 1802152.

［33］ZHU B， LI W， ZHANG Q， et al. Subambient daytime radiative cooling textile based on nanoprocessed silk［J］. Nature Nanotechnology， 2021， 16（12）： 1342-1348.

［34］CHENG N B， WANG Z H， LIN Y Y， et al. Breathable dual-mode leather-like nanotextile for efficient daytime radiative cooling and heating［J］. Advanced Materials， 2024， 36（33）： 2403223.

［35］ROGALE D， FIRST R S， KNEZIC Z， et al. Measurement methods of the thermal resistance of materials used in clothing［J］. Materials， 2023， 16（10）： 16103842.

［36］PU Y， FAN J T. Thermoresponsive skin-like fabric for personal comfort and protection［J］. ACS Applied Materials & Interfaces， 2024， 16（8）： 10960-10968.

［37］LI X Z， LIAO G D， CAI W W， et al. Polyurethane based smart composite fabric for personal thermal management in multi-mode［J］. Small， 2024， 20（44）： 2403334.

［38］张冬霞， 郭凤芝. 相变材料在调温服装中的应用［J］. 针织工业， 2007（3）： 28-31.

ZHANG D X， GUO F Z. Application of phase change materials in temperature regulating clothing［J］. Knitting Industries， 2007（3）： 28-31.

［39］何骞. 基于相变材料的个体冷却服及其降温性能研究［D］. 西安： 西安科技大学， 2018.

HE Q. Study on Personal Cooling Garment Based on Phase Change Materials and Its Cooling Performance［D］. Xi’an： Xi’an University of Science and Technology， 2018.

［40］LU W Y， LI F Z， LIU M H. Numerical analysis on thermal function of clothing with PCM microcapsules［J］. Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics， 2019， 36（2）： 320-329.

［41］GRESZTA A， BARTKOWIAK G， DABROWSKA A， et al. Multilayer nonwoven inserts with aerogel/pcms for the improvement of thermophysiological comfort in protective clothing against the cold［J］. Materials， 2022， 15（6）： 2307.

［42］张妍. 电加热服装的服用性能研究［D］. 上海： 东华大学， 2017.

ZHANG Y. Evaluation on Performance of Electrically Heated Garments［D］. Shanghai： Donghua University， 2017.

［43］李悦， 贾捷， 田琦. 人体降温服在高温矿井的应用现状与发展方向［J］. 煤矿安全， 2023， 54（4）： 97-102.

LI Y， JIA J， TIAN Q. Application status and development direction of personal cooling garments in high temperature mine［J］. Safety in Coal Mines， 2023， 54（4）： 97-102.

［44］BHUIYAN M A R， WANG L J， SHAID A， et al. Silica aerogel-integrated nonwoven protective fabrics for chemical and thermal protection and thermophysiological wear comfort［J］. Journal of Materials Science， 2020， 55（6）： 2405-2418.

［45］XU D， CHEN Z， LIU Y C， et al. Hump-inspired hierarchical fabric for personal thermal protection and thermal comfort management［J］. Advanced Functional Materials， 2023， 33（10）： 2212626.

［46］操凯， 李亚运， 付明， 等. 基于暖体假人的消防员降温背心热传递及降温性能分析［J］. 清华大学学报（自然科学版）， 2023， 63（10）： 1548-1557.

CAO K， LI Y Y， FU M， et al. Assessment of the heat transfer characteristics and cooling performance of firefighter cooling vests using thermal manikins［J］. Journal of Tsinghua University （Science and Technology）， 2023， 63（10）： 1548-1557.

［47］翟亚歌， 朱杰辉， 林毓菁， 等. 智能调温防护服的开发与舒适性评价［J］. 上海纺织科技， 2024， 52（2）： 20-24.

ZHAI Y G， ZHU J H， LIN Y J， et al. Development and comfort evaluation of intelligent temperature regulating protective clothing［J］. Shanghai Textile Science & Technology， 2024， 52（2）： 20-24.

［48］YANG J C， ZHANG X P， KOH J J， et al. Reversible hydration composite films for evaporative perspiration control and heat stress management［J］. Small， 2022， 18（14）： 2270066.

［49］徐新宇， 王云仪. CFD数值模拟在着装人体传热研究中的应用进展［J］. 纺织导报， 2021（9）： 74-78.

XU X Y， WANG Y Y. Application of CFD numerical simulation in heat transfer research of dressed human body［J］. China Textile Leader， 2021（9）： 74-78.

［50］CHARLIE H， ZHANG H， EDWARD A. A model of human physiology and comfort for assessing complex thermal environments［J］. Building and Environment， 2001， 36（6）： 691-699.

［51］陈飞宇， 申梁昌， 付明， 等. 面向人体热反应计算的加热服装热湿传递模型［J］. 清华大学学报（自然科学版）， 2023， 63（6）： 900-909.

CHEN F Y， SHEN L C， FU M， et al. Heat and moisture transfer model of heated clothing for human thermal response calculation［J］. Journal of Tsinghua University （Science and Technology）， 2023， 63（6）： 900-909.

［52］王中昱， 苏云， 王云仪. 机器学习建立的个体热舒适模型及其在服装领域的应用展望［J］. 纺织学报， 2023， 44（5）： 228-236.

WANG Z Y， SU Y， WANG Y Y. Development of personal comfort models based on machine learning and their application prospect in clothing engineering［J］. Journal of Textile Research， 2023， 44（5）： 228-236.

［53］LU X Y， MENG J， CHEN G L， et al. Numerical simulation of heat and moisture transfer in protective clothing under high pressure steam exposure： Effect of fabric properties and steam conditions［J］. International Journal of Thermal Sciences， 2023（194）： 108550.

［54］张雪原， 吕凯敏， 戴宏钦， 等.加热型织物系统的热传递性能［J］. 现代纺织技术， 2023， 31（2）： 146-151.

ZHANG X Y， L K M， DAI H Q， et al. Heat transfer performance of heated fabric system［J］. Advanced Textile Technology， 2023， 31（2）： 146-151.

［55］程子琪， 卢业虎， 许静娴. 电热织物系统热传递模拟及其参数设计［J］.纺织学报， 2024， 45（2）： 206-213.

CHENG Z Q， LU Y H， XU J X. Heat transfer simulation and parametric design of electric heating textile system［J］. Journal of Textile Research， 2024， 45（2）： 206-213.

［56］赵辰， 王敏， 李俊. 个体降温服优化设计对其降温效果影响的研究进展［J］. 纺织学报， 2023， 44（9）： 243-250.

ZHAO C， WANG M， LI J. Review on optimal design of personal cooling garments on cooling effect［J］. Journal of Textile Research， 2023， 44（9）： 243-250.

［57］YANG J， WANG F M， SONG G W， et al. Effects of clothing size and air ventilation rate on cooling performance of air ventilation clothing in a warm condition［J］. International Journal of Occupational Safety and Ergonomics， 2020， 28（1）： 354-363.

［58］TU L X， ZHANG H M， WANG J L， et al. Numerical investigation of heat transfer and fluid motion in air inflatable textiles： Effect of thickness， surface emissivity and ambient temperature［J］. Building and Environment， 2022（225）： 109594.

［59］CHENG Z Q， XU J X， LU Y H. Heat transfer simulation of electric heating fabric system and parametric design： Towards human thermal comfort and energy efficiency［J］. Energy and Buildings， 2024（306）： 113917.

［60］JUNG D， KIM H， AN J， et al. Thermoregulatory responses of young and elderly adults under temperature ramps［J］. Building and Environment， 2023（244）： 110760.

［61］吴雨曦. 面向高龄女性的智能调温加热服开发与舒适性研究［D］. 上海： 东华大学， 2020.

WU Y X. Study of Smart Temperature-Regulating Heating Clothing and the Thermal Comfort for the Elderly Women［D］. Shanghai： Donghua University， 2020.

［62］朱达辉， 罗森. 基于以用户为中心设计的老年智能感应温控发热服设计［J］. 装饰， 2022（9）： 142-144.

ZHU D H， LUO S. Design of intelligent induction temperature controlled electric heating clothing for the elderly based on user-centered design［J］. ZHUANGSHI， 2022（9）： 142-144.

［63］ANDREAS D F， PETROS C D， LEONIDAS G I et al. Workers’ health and productivity under occupational heat strain： A systematic review and meta-analysis［J］. The Lancet Planetary Health， 2018， 2（12）： 521-531.

［64］SONG W F， XIE X Z， LIANG Y Q， et al. Investigation on a new semiconductor cooling garment for reducing heat stress of outdoor workers performing moderate activities in a hot and humid environment［J］. Energy and Buildings， 2024（312）： 114174.

［65］CAI S Y， XU C S， JIANG D F， et al. Air-permeable electrode for highly sensitive and noninvasive glucose monitoring enabled by graphene fiber fabrics［J］. Nano Energy， 2022（93）： 106904.

［66］JUNG Y， CHOI J， YOON Y， et al. Soft multi-modal thermoelectric skin for dual functionality of underwater energy harvesting and thermoregulation［J］. Nano Energy， 2022（95）： 107002.

［67］ZHANG Y F， FU J J， DING Y C， et al. Thermal and moisture managing e-textiles enabled by Janus hierarchical gradient honeycombs［J］. Advanced Materials， 2024， 36（13）： 2311633.

Visual analysis of research progress and development trend of temperature regulating clothing

ZHANG Chi， WANG Xiangrong

LUO Sen1， ZHU Dahui^1，2， YAN Shu1

（1.College of Fashion and Design， Donghua University， Shanghai 200051， China; 2.Shanghai InternationalDesign Innovation Institute， Shanghai 200092， China）

Abstract： The rapid advancements in advanced textile technology and artificial intelligence have laid a robust technological foundation for the continuous innovation of smart and functional clothing products， meeting the diverse dressing needs in everyday life， work， and study. In particular， temperature regulating clothing designed for human body temperature modulation plays a crucial role in industries exposed to extreme working conditions， such as firefighting and rescue， construction operations， border patrol， and specialized emergency response. As the market demand for temperature regulating clothing grows， the volume of scholarly research in this field has also increased. However， most studies focus on specific areas such as cooling garments， heating garment， or textile materials， and rely primarily on literature reviews for analyzing the current status and future prospects. There is a notable lack of visual analysis in the field of temperature regulating clothing. With the rise of bibliometric methods in the textile and apparel sector， more scholars are now using visualization tools to analyze trends in their research areas. Therefore， to explore the current research status and development trends in the field of temperature-regulating clothing， this paper systematically reviews academic literature in both Chinese and English using bibliometric analysis and literature review methods from a multidimensional perspective.

In order to ensure the timeliness， accuracy and authority of the data， with the help of VOSviewer and CiteSpace， a multidimensional metrological and visual analysis of 1 384 Chinese and English documents closely related to the field of temperature regulating clothing in the CNKI and WOS core collection databases from January 1， 2000， to March 1， 2024， is made in this paper. This study primarily conducts a knowledge mapping analysis and descriptive statistical analysis of key aspects related to temperature regulating clothing， including the annual publication volume， contributing authors， publishing institutions， countries/regions， keyword co-occurrence and clustering， and keyword timelines. Using bibliometric and literature review methods， the research systematically examines the current progress and development trends in temperature regulating clothing from a visual analysis perspective. The findings indicate that the number of Chinese and English publications on temperature regulating clothing showed steady growth before 2021. However， with continuous advancements in international temperature regulating materials and cutting-edge technologies， the field has attracted more attention from international scholars， leading to a significant gap in the number of English publications compared to Chinese ones in recent years. China and the United States dominate the field of temperature regulating clothing， with Donghua University and The Hong Kong Polytechnic University being the leading institutions in terms of publication volume. These two institutions also have the closest collaborative relationship in this field. Scholars such as Li Jun， Wang Faming， Psikuta A， Rossi Rene M， and Fan Jintu are identified as core researchers in the area. Since 2000， the research on temperature regulating clothing at home and abroad can be roughly divided into three stages， namely， the initial stage （20002006）， the exploration and development stage （20072016） and the diversified development stage （2017 to present）. The research on temperature regulating clothing at home and abroad is mainly used in the fields of fire rescue， medical protection， coal mine and tunnel construction and other industries in extreme working environment. At present， more attention is paid to the exploration of performance optimization of temperature regulating clothing from human physiological reaction data， and gradually focus on the wearer. Through the comparative analysis of keyword clustering and high-frequency keywords in Chinese and English literature， it is found that there is a high degree of overlap in the structure and content of research topics at home and abroad. The research hotspots in temperature-regulating clothing can be summarized into three main themes： the first is the study of temperature regulation methods， the second is the performance evaluation of temperature-regulating clothing， and the third is the interaction between temperature-regulating clothing and individual physiological indicators.

In summary， this article provides a systematic review of temperature regulating clothing research both domestically and internationally， and outlines the future research directions in the field of temperature regulating clothing. Firstly， it is necessary to enhance the research and development of lightweight， high-efficiency exogenous equipment and new thermoregulation materials. Secondly， it is necessary to establish and improve industry standards and production specifications related to thermoregulation garments. Thirdly， it is necessary to optimize experimental testing programs for thermoregulation garments and develop a multi-dimensional performance evaluation system. Finally， it is necessary to develop multifunctional and integrated intelligent thermoregulation garments based on digital-intelligent synergism. The study aims to facilitate the further development of temperature regulating clothing， so as to provide valuable insights and recommendations for future advancements towards enhanced digital intelligence， flexibility， comfort， and functional integration in temperature-regulating garments.

Key words： temperature regulating garment; cooling clothing; heating garment; thermal protective garment; phase change materials; visual analysis; thermoregulation; smart clothing