傳動(dòng)的主動(dòng)式溫度管理措施極大地推動(dòng)了食品工業(yè)的發(fā)展，但是隨之而來的巨大能耗和溫室氣體排放加劇了全球變暖。無需額外能源輸入即可實(shí)現(xiàn)有效溫度調(diào)節(jié)的被動(dòng)式溫度管理近年來受到了廣泛的關(guān)注，有望緩解能源短缺和溫室氣體排放等環(huán)境壓力。然而，當(dāng)前的被動(dòng)式溫度管理通常是靜態(tài)的工作模式，無法適應(yīng)環(huán)境的變化。因此，開發(fā)一種自適應(yīng)的動(dòng)態(tài)溫度管理模式對(duì)于滿足不同環(huán)境的需求具有重要意義。

基于此，華南理工大學(xué)現(xiàn)代食品工程研究中心孫大文院士團(tuán)隊(duì)提出了一種能夠響應(yīng)環(huán)境溫度的水凝膠-彈性體雜化物用于被動(dòng)式溫度管理。雜化物的底層是由熱致變色的PVA-硼砂-異丙基丙烯酰胺（PBN）水凝膠和透明的硼酸-聚二甲基硅氧烷（B-PDMS）彈性體組成，作為主要的太陽光譜調(diào)節(jié)部件。頂層覆蓋了透明的聚丙烯酰胺（PAM）水凝膠，用于蒸發(fā)和輻射制冷。當(dāng)暴露在弱太陽光下，此時(shí)的環(huán)境溫度低于PBN水凝膠的熱致變色溫度（~32 °C），雜化物呈現(xiàn)透明狀態(tài)，允許太陽光透過。而在強(qiáng)光照射下，環(huán)境溫度升高（> 32 °C），PBN水凝膠迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨柟馔高^率降低，反射率增加，減少了日光加熱。同時(shí)，頂層PAM水凝膠提供了有效的輻射和蒸發(fā)制冷，共同導(dǎo)致了亞室溫的溫度管理。并且，雜化物能夠避免陽光照射下香蕉的日光灼傷和高溫?fù)p傷。相關(guān)成果以“Hydrogel-elastomer hybrid integrated with radiative and evaporative cooling for passive temperature-adaptive regulation”為題發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》（IF=13.4，JCR一區(qū)，中科院一區(qū)）上（DOI：10.1016/j.cej.2025.162083）。華南理工大學(xué)孫大文院士為本文唯一通訊作者，博士研究生孫麗斌為論文第一作者。

圖1. 水凝膠-彈性體雜化物的自適應(yīng)溫度管理示意圖。

圖2. 水凝膠和彈性體的表征。

圖3. 水凝膠-彈性體雜化物的溫度管理。

圖4. 水凝膠-彈性體雜化物的香蕉品質(zhì)保護(hù)能力。

本文信息：

Hydrogel-elastomer hybrid integrated with radiative and evaporative cooling for passive temperature-adaptive regulation

Libin Sun, Da-Wen Sun*, Liang Xu, You Tian, Rui Hu, Zhiwei Zhu

Chemical Engineering Journal

DOI: 10.1016/j.cej.2025.162083

原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894725029092

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