相变材料(PCM)可穿戴设备的功能区与重量对用户体验的影响机制研究

为解决可穿戴设备舒适度优化难题，研究人员创新性地采用相变材料(PCM)设计冷敷装置，通过3×3因子实验（高/中/低功能区×重/中/轻重量）系统评估冷感、湿润度、织物触感、疲劳度等指标。研究发现：大功能区虽在制冷效果上表现优异（p<0.05），但显著增加佩戴疲劳；中等功能区方案在综合体验上更具优势，为可穿戴设备的人机工程学设计提供了基于感知误差的新范式。

　　

穿戴设备的舒适度是影响用户依从性的关键参数。这项研究通过相变材料(Phase Change Material, PCM)构建智能温控系统，采用全因子实验设计探究了功能区面积（高/中/低三梯度）与设备重量（重/中/轻三水平）对冷感强度、皮肤湿润度、织物摩擦感知、肌肉疲劳度等生理心理指标的协同影响。

实验数据揭示有趣的双刃剑效应：扩大相变材料覆盖面积虽能增强制冷效率（冷感评分提升27.3%），但会导致局部微环境湿度上升12.8%，更引发颈肩部肌肉EMG信号异常活跃（p<0.01）。中等功能区配置在保持核心降温功能的同时，使疲劳指数降低至可接受范围（Borg量表评分<4）。

研究创新性地提出"感知误差阈值"概念——当设备重量超过156g时，用户对湿黏不适的容忍度急剧下降。该发现为下一代智能可穿戴产品开发提供了量化设计标准，特别是对医疗级持续监测设备的材料选择与重量分布具有指导价值。