液体喷雾冷却广泛应用于电力电子设备的热管理。直接喷水虽然简单，但不可避免地导致大量水浪费。用水凝胶涂层保水可以减少水的消耗，但现有的非多孔涂层由于水再吸收缓慢而存在局限性。浙江大学化工学院的赵骞教授团队提出并实现了一种喷涂方法，可以原位快速形成多孔水凝胶涂层，可快速吸收并固定用于蒸发降温的水，从而提高热管理效率。相关成果“Sprayable porous hydrogel coating for efficient and sustainable evaporative cooling”2024年9月23日发表在Matter上。论文通讯作者为倪楚君研究员与赵骞教授，第一作者为博士生李烨。

  电子设备过热后效率显著降低，寿命缩短，甚至永久性损坏。工业界采用包括辐射制冷、热管冷却和液体喷雾冷却在内的多种冷却方法。其中，液体喷雾冷却因其高热传递通量、灵活的温度控制、以及操作简单等特点被广泛用于工业设备降温。水作为冷却液具有低成本、无污染和高蒸发焓等优势。然而，直接喷洒水在开放系统中会导致大量消耗，重新收集冷却水在经济上往往不切实际。因此，平衡有效热管理与资源节约的可持续解决方案至关重要。

  水凝胶是能够储存大量水，水分蒸发后续吸水再生以重复降温工作。但普通无孔水凝胶吸水再生较慢，通常需数小时。多孔水凝胶可显著提高吸水再生速度，但现有冻干、发泡、牺牲模板等多孔水凝胶制备方法难以与现有的水凝胶涂装技术（如表面桥接、表面聚合、浸涂和喷涂等）匹配，如何在不规则设备表面原位大面积涂装多孔水凝胶存在挑战。

图1：多孔水凝胶的合成过程及机理

图2：多孔水凝胶的力学性能

图3：多孔水凝胶的孔结构

图4：粉末喷涂过程和涂层粘附性

图5：多孔水凝胶涂层的降温效果

  原文链接：https://www.cell.com/matter/abstract/S2590-2385(24)00448-X