你扔进冰箱里的装咖啡的蓝色冷冻包和宇航服有什么共同点？在于热力学和相变材料(PCM)。正如宇航员在太空行走时，暴露在强烈的阳光下需要保持凉爽一样，热饮也需要一些材料帮助来保持热度。ThermaVant技术公司的首席执行官马说，为美国宇航局资助的密苏里大学一项研究处理相变材料数据的科学家之一马宏斌（音译）博士一直忘记喝热咖啡，并且厌倦了冷饮。因此，他的团队使用相同的相变材料研究来制造具有更好热性能的杯子——Burnout Mug。

当航天飞机宇航员在太空中长时间工作时，他们的宇航服无法保持一致、舒适的温度。热力学的物理学 - 能量传递及其对物质物理性质的影响 - 在太空的极端温度下变得棘手。因此，需要特殊的加热和冷却系统。

为了在制造新宇航服之前对设计进行试验，技术人员使用计算机模拟。为该虚拟试验环境选择合适的温度公式是研究的一部分。马还试验并推荐了一种可用于宇航服冷却系统的相变材料，这是航天器中使用的相变材料的改进版本。

美国宇航局休斯顿约翰逊航天中心的热工程师Scott Hansen说，航天器的热控制系统将飞行器保持在合适的温度。它确保机舱环境和机械保持在最佳温度。通过在该系统中使用相变材料，可以存储多余的热量，并在极端寒冷的温度可能冻结相同的技术时释放出来。

当约翰逊航天中心想要升级宇航员宇航服的冷却系统时，它资助了对最佳方法的研究。一种无毒材料被提议作为平衡极端温度的替代品，最终使得总部位于密苏里州哥伦比亚的ThermAvant International公司开发了一种杯子，可以在几秒钟内将滚烫的咖啡转化为可饮用的饮料，并保持温暖数小时。

对NASA相变材料选项的研究帮助其中一位研究人员找到了理想的材料，可用于杯子，使热饮的理想温度保持数小时。ThermAvant International公司现在提供咖啡保温杯及配套件。图片来源：ThermAvant International公司

阿波罗月球车、空间站、猎户座太空舱和最新宇航服设计的前灯都使用一种相变材料。

“相变材料热交换器非常适合在低月球轨道上维持宜居环境和组件温度。如果我们在猎户座中不使用这种系统，机组人员会变得太热，然后太冷，“Hansen说。

像这样的相变热交换器使用一种相变材料，这将有助于在猎户座航天器中保持舒适的温度。NASA资助的太空服替代材料研究帮助ThermAvant International公司开发了Burnout咖啡保温杯。图片来源：NASA

许多材料可以从液体变成固体，然后再变回来，但它们需要在保持指定温度范围的同时保持安全。水在结冰时会膨胀，并可能在太空中导致危及生命的破裂。石蜡和制冷剂是有效的，但对人体有毒，使泄漏变得危险。研究人员最终推荐了一种用于太空服的生物基选择。

猎户座飞船将载于美国宇航局的SLS火箭上，将人类送回月球，因此一致的机舱温度对于机组人员的安全至关重要。PCM将实现这一点，就像另一种相变材料可以调节地球上的咖啡温度一样。图片来源：Lockheed Martin公司

总部位于密苏里州哥伦比亚的ThermAvant运营总监Michael Merwin表示，生物基蜡被证明是保持咖啡和宇航员最佳温度的完美解决方案。在这种情况下，它是一种类似蜂蜡的大豆物质。

咖啡温控杯Burnout Mug于2018年发布，使用真空密封进行绝热，内壳和外壳之间密封了称为HeatZorb的蜡。蜡的配方可以随着时间的推移保持热饮（咖啡或茶）的理想温度。一旦有热液体进入，蜡就会迅速吸收多余的热量并融化，从而在短短几分钟内产生可饮用的温度。当咖啡开始冷却时，储存的热量被释放回其中。

该公司正在开发其他产品，这些产品可以使用相同的技术来满足医疗领域的独特需求。两个正在开发中的是小型胰岛素容器和供体器官运输箱 - 两者都需要完美的温度。