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近期，华南理工大学现代食品工程研究中心孙大文院士团队在国际期刊《Chemical Engineering Journal》(IF：16.744) 发表了题为“Nanocomposite Hydrogel for Daytime Passive Cooling Enabled by Combined Effects of Radiative and Evaporative Cooling”的研究性论文（DOI：10.1016/j.cej.2022.141231），首次提出了一种通过日间辐射/蒸发协同效应实现高效被动式制冷的水凝胶技术。华南理工大学孙大文院士为本文唯一通讯作者。
我国的制冷用电量已占到全社会用电量15％以上，高用电量意味着高二氧化碳排放量，引起全球变暖和热岛效应等环境问题。因此，开发一种新型的被动式制冷技术变得尤为重要。
在该研究中，研究人员通过自由基聚合反应合成了聚丙烯酰胺水凝胶（图1）。聚乙烯醇（PVA）链上的羟基可以与聚丙烯酰胺（PAAm）的酰胺基形成氢键，得到近透明的具有双网络结构的PAAm/PVA。在交联过程中，ZrO 2 和PTFE 纳米颗粒（NPs）牢固地嵌入到水凝胶中，提高了水凝胶的太阳反射率和大气发射率，并可实现日间辐射制冷。天然深共晶溶剂（NADES）作为增塑剂和增湿剂提高了水凝胶的柔韧性和亲水性。最终合成的NPs/NADES@PAAm/PVA在吸水后可实现日间辐射和蒸发制冷。采用手持红外摄像机对不同处理的木片在阳光下照射30 min后进行红外成像（图2）。结果表明，裸木片的中心温度（T center ）最高，为41.9 ℃。溶胀型PAAm/PVA覆盖后的木片，通过蒸发制冷使其T center 降至33.0 ℃。无水型NPs/NADES@PAAm/PVA覆盖后的木片，通过日间辐射制冷使其T center 降低至28.1 ℃。值得注意的是，将日间辐射和蒸发效应相结合后，吸湿型NPs/NADES@PAAm/PVA的T center 进一步降低至27.3 ℃，以及溶胀型NPs/NADES@PAAm/PVA的T center 最低为24.3 ℃。另一项室外现场实验结果表明（图3），无水型，溶胀型和吸湿型NPs/NADES@PAAm/PVA可以在日间有效降低房屋、冰和冰冻食品的温度。本研究所构建的纳米复合水凝胶将促进食品、能源、材料等领域的相关研究与应用。
图1. (a) 纳米复合水凝胶的制备过程，(b) PAAm/PVA水凝胶和纳米复合水凝胶的实物图，及其对应的 (c)SEM图像和(d)FTIR光谱。
图2. (a) 在太阳辐射强度为~680 W m-2和相对湿度为~30% RH的条件下进行红外热成像测试的示意图。(b – f)不同处理木片在太阳照射后的红外图像。
图3. (a) 房屋冷却性能测量的实验设备示意图。(b)不同处理房屋模型的温度变化。(c)冰或冰冻食品冷却性能测量的实验设备示意图。(d)不同处理冰的温度变化。(e)不同处理冰在太阳辐射下的照片(f) 及其相应的的质量损失。(g)不同处理冰冻食品在太阳辐射下的照片。
https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.141231
通信作者简介
孙大文（Da-Wen Sun）教授，中国致公党中央委员，中国侨联特聘专家，国务院侨务办公室专家咨询委员会委员。欧洲科学院（欧洲人文和自然科学院）院士，爱尔兰皇家科学院院士，波兰科学院院士，国际食品科学院院士，国际农业与生物系统工程科学院院士，国际制冷科学院院士。国际著名期刊《Food and Bioprocess Technology》（Q1）创刊者和主编。
荣获国际农业与生物系统工程委员会（CIGR）杰出奖，英国皇家机械工程师学会“食品工程师年度人物”，凤凰卫视“影响世界华人大奖”，国际食品保护协会“冷冻食品基金会冷冻研究奖”，国际工程与食品协会终身成就奖，“CIGR荣誉主席”等多项国际大奖， 2015年至2022年连续六年荣获科睿唯安全球“高被引科学家”称号。
在世界著名杂志和国际会议上发表了1000篇论文，出版专著17部，共有600多篇论文被SCI收录（Web of Science统计的学术h指数为104，SCOPUS统计的学术h指数为108，Google Scholar 统计的学术h指数为122）。71篇论文入选ESI农学“高被引论文”，全球排名第一位（2020.01）。
2011年底起回到华南理工大学工作以来，迄今为止（2020年11月）在Web of Science网站上可以检索到的文章中，共有209篇是以华南理工大学食品科学与工程学院作为第一作者单位的论文，其中高被引论文42篇，JCR一区论文157篇，影响因子大于6的65篇。高被引论文数占华南理工大学全校和食品科学与工程学院的比例分别为14%和45%。其中2篇入选中国百篇最具影响国际学术论文，为华南理工大学唯一入选的两篇论文。
授权中国发明专利63件，美英日等发明专利10件，申请国际PCT专利9项。2019年至2020年连续两年每年培养科睿唯安全球“高被引科学家”2人。荣获2014年度广东省科学技术奖一等奖（排名第二），2016年度教育部科技进步奖二等奖（排名第一），2018年度中国轻工业联合会科学技术进步奖一等奖（排名第二），2018年度广东省科技进步奖一等奖（排名第一），2020年度安徽省科技进步奖二等奖（排名第三）。
信息来源于微信号：食品放大镜。
Food Science of Animal Products（ISSN: 2958-4124, e-ISSN : 2958-3780）是一本国际同行评议、开放获取的期刊，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心主办，中国食品杂志社《食品科学》编辑团队运营，属于食品科学与技术学科，旨在报道动物源食品领域最新研究成果，涉及肉、水产、乳、蛋、动物内脏、食用昆虫等原料，研究内容包括食物原料品质、加工特性，营养成分、活性物质与人类健康的关系，产品风味及感官特性，加工或烹饪中有害物质的控制，产品保鲜、贮藏与包装，微生物及发酵，非法药物残留及食品安全检测，真实性鉴别，细胞培育肉，法规标准等。
投稿网址：
https://www.sciopen.com/journal/2958-4124
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