粮食损失和浪费造成了巨大的经济损失和严重的环境问题。在低收入和中等收入国家中,由于冷藏设施不足和电力短缺,水果在运输、零售和贮藏过程中往往会造成大量的损失和浪费。因此,寻找一种非电力的制冷方式来减少水果的损失和浪费尤为迫切。
近期,华南理工大学食品科学与工程学院现代食品工程研究中心孙大文院士团队合成了一种基于辐射/蒸发协同效应的水凝胶,该水凝胶由丙烯酰胺/聚乙烯醇为模板,复合了二氧化锆和聚四氟乙烯纳米颗粒,经自由基聚合而成。太阳反射率达0.89,大气窗口发射率达0.90,可实现日间辐射制冷 (图2a)。太阳透射率达1.0%,可有效保护底物受到太阳辐射的影响 (图2b)。水凝胶经过吸水溶胀后,可利用水分蒸发实现蒸发制冷。结合上述辐射/蒸发水凝胶的优势,构建了具有被动式制冷的食品保鲜盒 (图3a)。将其放置户外进行制冷效果评估,在太阳直射下,经辐射/蒸发水凝胶处理的盒内温度有所下降,而空白组和其他处理组的盒内温度逐渐上升,说明了辐射/蒸发水凝胶可有效地为保鲜盒提供冷源 (图3b)。实验结果展现了辐射/蒸发水凝胶在食品无冷链运输保鲜的潜力,促进了食品、能源、材料领域的相关研究和应用。该工作以“Combined Effects of Radiative and Evaporative Cooling on Fruit Preservation under Solar Radiation: Sunburn Resistance and Temperature Stabilization”为题,发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上(DOI:10.1021/acsami.2c11349),文章第一作者为华南理工大学博士生徐亮,通讯作者为孙大文院士。
图2. (a) 辐射/蒸发制冷水凝胶的太阳辐射反射光谱和大气窗口发射光谱,及其 (b) 太阳辐射透射光谱和 (c) 理论辐射制冷功率。
图3. (a) 未经处理的食品保鲜盒 (空白) 和覆盖有辐射/蒸发制冷水凝胶的食品保鲜盒,(b) 在太阳直射下,不同处理的食品保鲜盒内的温度变化,(c) 水凝胶在太阳直射2小时后的质量变化,(d) 水凝胶的理论蒸发制冷功率,理论辐射制冷功率和理论总制冷功率。
原文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c11349
专家简介:
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》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2020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)。
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