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  如今，空調和冷鏈系統主要是基于機械蒸汽壓縮制冷，已為人類的生活環境和食品保鮮帶來了近一個世紀的好處。然而，這些主動制冷技術需要消耗大量電力，并使用非環保制冷劑，導致了一系列的環境問題，如全球變暖，城市熱島和臭氧空洞。因此，隨著環境的惡化和人們環保意識的增強，尋找一種更加節能環保的制冷技術變得尤為迫切。

圖1. 具有日間輻射/蒸發效應的納米復合水凝膠在建筑冷卻和冷凍食品短途運輸的潛在應用。

  近期，華南理工大學現代食品工程研究中心孫大文院士團隊采用天然深共晶溶劑制備了納米顆粒聚丙烯酰胺/聚乙烯醇水凝膠(NPs/NADES@PAAm/PVA)。無水型的NPs/NADES@PAAm/PVA由于其太陽反射率可達~0.95和大氣發射率可達~0.92能夠實現日間輻射制冷（圖2）。吸水后，溶脹型NPs/NADES@PAAm/PVA和吸濕型NPs/NADES@PAAm/PVA均可同時實現日間輻射制冷和蒸發制冷。此外，無水型和溶脹型的NPs/NADES@PAAm/PVA均具有良好的機械特性、柔韌性和親水性（圖3）。室外現場實驗結果表明（圖4），無水型NPs/NADES@PAAm/PVA、溶脹型NPs/NADES@PAAm/PVA和吸濕型NPs/NADES@PAAm/PVA在高強度的太陽輻射下相比于~35.0℃的環境溫度可實現的平均降溫分別為~2.9℃、~6.2℃和~3.6℃，說明無水型NPs/NADES@PAAm/PVA可在日間實現低于環境的溫度，而溶脹型和吸濕型NPs/NADES@PAAm/PVA由日間輻射/蒸發協同作用而具有更好的降溫性能。另一項室外現場實驗結果表明（圖5），NPs/NADES@PAAm/PVA在建筑降溫和冷凍食品短途運輸方面具有一定的應用潛力。本研究期望能夠進一步推動被動式制冷技術的發展。該工作以“Nanocomposite Hydrogel for Daytime Passive Cooling Enabled by Combined Effects of Radiative and Evaporative Cooling”為題，發表在《Chemical Engineering Journal》上（DOI：10.1016/j.cej.2022.141231），文章第一作者為華南理工大學博士生徐亮，通訊作者為孫大文院士。

圖2. (a) 輻射/蒸發制冷水凝膠的太陽輻射反射光譜和大氣窗口發射光譜，及其 (b) 太陽輻射透射光譜和 (c) 理論輻射制冷功率。圖2. (a) 不同厚度(1 - 4 mm)的無水型NPs/NADES@PAAm/PVA的反射率和發射率光譜和 (b) 相應的太陽反射率 (R_sol) 和大氣窗口的輻射率 (ε_aw)。(c)不同厚度的輻射功率(P_rad)、大氣輻射吸收功率(P_atm)、太陽輻射吸收功率(P_sol)和凈輻射制冷功率(P_R)。

圖3. (a) 無水型和溶脹型NPs/NADES@PAAm/PVA的圖片，包括折疊和扭轉。(b) 彎曲冷卻應用，包括個人熱管理的可穿戴設備或生物制劑運輸的包裝。(c) 無水型和 (d) 溶脹型水凝膠的力學特性。(e) 無水型NPs/NADES@PAAm/PVA頂部和截面的SEM圖像及其對應的元素F和Zr的能譜圖。(f)聚合過程中納米顆粒在NPs/NADES@PAAm/PVA橫截面視圖中的分布示意圖。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.141231

作者簡介：

  孫大文（Da-Wen Sun）教授，中國致公黨中央委員，中國僑聯特聘專家，國務院僑務辦公室專家咨詢委員會委員。歐洲科學院（歐洲人文和自然科學院）院士，愛爾蘭皇家科學院院士，波蘭科學院院士，國際食品科學院院士，國際農業與生物系統工程科學院院士，國際制冷科學院院士。國際著名期刊《Food and Bioprocess Technology》（Q1）創刊者和主編。

  榮獲國際農業與生物系統工程委員會（CIGR）杰出獎，英國皇家機械工程師學會“食品工程師年度人物”，鳳凰衛視“影響世界華人大獎”，國際食品保護協會“冷凍食品基金會冷凍研究獎”，國際工程與食品協會終身成就獎，“CIGR榮譽主席”等多項國際大獎， 2015年至2022年連續六年榮獲科睿唯安全球“高被引科學家”稱號。

  在世界著名雜志和國際會議上發表了1000篇論文，出版專著17部，共有600多篇論文被SCI收錄（Web of Science統計的學術h指數為104，SCOPUS統計的學術h指數為108，Google Scholar 統計的學術h指數為122）。71篇論文入選ESI農學“高被引論文”，全球排名第一位（2020.01）。

  2011年底起回到華南理工大學工作以來，迄今為止（2020年11月）在Web of Science網站上可以檢索到的文章中，共有209篇是以華南理工大學食品科學與工程學院作為第一作者單位的論文，其中高被引論文42篇，JCR一區論文157篇，影響因子大于6的65篇。高被引論文數占華南理工大學全校和食品科學與工程學院的比例分別為14%和45%。其中2篇入選中國百篇最具影響國際學術論文，為華南理工大學唯一入選的兩篇論文。

  授權中國發明專利63件，美英日等發明專利10件，申請國際PCT專利9項。2019年至2020年連續兩年每年培養科睿唯安全球“高被引科學家”2人。榮獲2014年度廣東省科學技術獎一等獎（排名第二），2016年度教育部科技進步獎二等獎（排名第一），2018年度中國輕工業聯合會科學技術進步獎一等獎（排名第二），2018年度廣東省科技進步獎一等獎（排名第一），2020年度安徽省科技進步獎二等獎（排名第三）。