《CEJ》华南理工孙大文院士团队：集成辐射制冷和蒸发制冷的水凝胶-弹性体杂化物用于被动式自适应温度管理

传动的主动式温度管理措施极大地推动了食品工业的发展，但是随之而来的巨大能耗和温室气体排放加剧了全球变暖。无需额外能源输入即可实现有效温度调节的被动式温度管理近年来受到了广泛的关注，有望缓解能源短缺和温室气体排放等环境压力。然而，当前的被动式温度管理通常是静态的工作模式，无法适应环境的变化。因此，开发一种自适应的动态温度管理模式对于满足不同环境的需求具有重要意义。

基于此，华南理工大学现代食品工程研究中心孙大文院士团队提出了一种能够响应环境温度的水凝胶-弹性体杂化物用于被动式温度管理。杂化物的底层是由热致变色的PVA-硼砂-异丙基丙烯酰胺（PBN）水凝胶和透明的硼酸-聚二甲基硅氧烷（B-PDMS）弹性体组成，作为主要的太阳光谱调节部件。顶层覆盖了透明的聚丙烯酰胺（PAM）水凝胶，用于蒸发和辐射制冷。当暴露在弱太阳光下，此时的环境温度低于PBN水凝胶的热致变色温度（~32 °C），杂化物呈现透明状态，允许太阳光透过。而在强光照射下，环境温度升高（> 32 °C），PBN水凝胶迅速转变为白色，太阳光透过率降低，反射率增加，减少了日光加热。同时，顶层PAM水凝胶提供了有效的辐射和蒸发制冷，共同导致了亚室温的温度管理。并且，杂化物能够避免阳光照射下香蕉的日光灼伤和高温损伤。相关成果以“Hydrogel-elastomer hybrid integrated with radiative and evaporative cooling for passive temperature-adaptive regulation”为题发表在《Chemical Engineering Journal》（IF=13.4，JCR一区，中科院一区）上（DOI：10.1016/j.cej.2025.162083）。华南理工大学孙大文院士为本文唯一通讯作者，博士研究生孙丽斌为论文第一作者。

图1. 水凝胶-弹性体杂化物的自适应温度管理示意图。

图2. 水凝胶和弹性体的表征。

图3. 水凝胶-弹性体杂化物的温度管理。

图4. 水凝胶-弹性体杂化物的香蕉品质保护能力。

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

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894725029092

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