在北极“暖北极冷大陆”气候模式引发的寒潮威胁下，全球公共卫生正面临严峻挑战。寒冷天气不仅导致呼吸道感染病例激增，还会引发心脑血管疾病，并造成人体代谢热量的大量流失。尽管口罩和围巾已成为常见的面部保暖工具，但传统材料因其高导热性、开放孔结构导致的强制对流散热、呼吸阻力大以及结霜等问题，难以在寒冷环境中维持舒适的面部微环境。现有热湿交换器又因体积大、阻力高、效率有限等缺陷限制其户外使用。如何在保证充足氧气供应的同时，有效减少热量和水分流失，成为可穿戴设备领域长期存在的难题。

近日，华中科技大学陶光明教授课题组提出了一种名为“MetaMask”的异质结构面罩，通过非对称辐射控制与冷凝-蒸发协同策略，成功实现了在寒冷环境中高效回收呼出气体中的热量与水分。该面罩能够回收82.1±0.7%的热量和94.1±1.1%的水分，在-20°C环境下可将吸入空气加热至26.2°C，并维持充足的氧气摄入。此外，该设计还具备优异的防霜和紫外线防护功能，为极端寒冷条件下的面部防护提供了创新解决方案。相关论文以“A heterogeneous-structure facial mask for thermal and humidity regulation in cold environments”为题，发表在Nature Communications。

MetaMask通过其创新的异质结构和材料选择，成功解决了现有可穿戴设备在热湿交换效率上的瓶颈，实现了在极寒环境下高效、自适应的面部微环境调控。这款面罩不仅具备优异的佩戴舒适性、防霜及紫外线防护功能，其基于常见纺织材料的制造工艺也预示着大规模生产的可行性。该研究为寒冷环境下的个人防护装备设计提供了全新范式，有望在极地考察、冬季运动及日常防寒中发挥重要作用。