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：15.1）发表了题为“Cactus-Inspired Bilayer Cooler for High-Performance and Long-Term Daytime Passive Cooling”的研究性论文，首次提出了一种通过日间辐射/蒸发制冷、夜间吸湿、隔热性能实现高性能、可持续的日间被动式制冷策略，为食品工业的制冷技术发展提供了新思路。华南理工大学孙大文院士为本文唯一通讯作者，华南理工大学博士生徐亮为第一作者。

仙人掌生长在高度干旱的沙漠中，它们的放射状刺可以反射太阳辐射并收集大气水分，角质层可以调节水分蒸发，表皮可以使自身隔离环境热量，皮层可以储存水分（图1）。受这些功能的启发，开发了一种具有日间辐射制冷、蒸发制冷、隔热、大气水分捕集等功能的双层被动式制冷器（BPC），该双层被动式制冷器由顶部覆有颗粒涂层的气凝胶与底部含有吸湿盐的水凝胶组成。其中，以聚乳酸（PLA）为原料合成了具有分层多孔结构的气凝胶，并将二氧化锆（ZrO2）和聚四氟乙烯（PTFE）颗粒喷涂在PLA气凝胶表面以形成颗粒涂层，得到了具有高太阳反射率、强红外辐射能力、低导热性以及高疏水性的ZrO2/PTFE-PLA气凝胶。同时，将溴化锂（LiBr）加载到聚丙烯酰胺（PAAm）中，得到了具有日间蒸发制冷与夜间大气捕水能力的LiBr@PAAm水凝胶。此外，ZrO2/PTFE-PLA气凝胶与LiBr@PAAm水凝胶的蒸发制冷量、蒸发制冷时间可他们的厚度调控。现场测试结果表明，与单一ZrO2/PTFE-PLA气凝胶或单一LiBr@PAAm水凝胶相比，BPC具有最佳的制冷性能，并且可以实现日间制冷与夜间捕水的可持续循环。本研究所构建的双层被动式制冷器期望能促进食品、能源、材料等领域的相关研究与应用。

图1. 双层被动式制冷器设计的原理图

原文链接: https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.151258