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超效隔热，长效保鲜，探索气凝胶材料在现代保鲜设施中的应用

文章来源：贤集网更新时间：2024-09-02 15:21:23

保鲜，不仅关乎我们的日常生活，更在医药、食品等众多关键领域起着决定性作用。而当我们深入探索保鲜领域的创新时，一种新型材料 —— 气凝胶，正以其独特的性能和巨大的潜力，逐渐成为焦点。气凝胶究竟为何能在保鲜领域崭露头角？它又有着怎样的神奇之处？

一、气凝胶为什么可以保鲜？

1、独特的纳米多孔网络架构

气凝胶是一种由胶体颗粒或聚合物分子组成的纳米多孔网络架构材料。这种特殊的结构赋予了气凝胶许多优异的性能。首先，其纳米级的孔隙使得气凝胶具有极低的传热系数，能够有效阻挡热量的传递。热量在通过气凝胶时，需要经过漫长而曲折的路径，从而大大降低了热传导的效率。其次，气凝胶的三维网络结构保证了其极低的密度，使其成为目前世界上最轻的固体材料之一。这一特点使得气凝胶在使用过程中不会给保鲜设施带来过多的负担，同时也便于安装和运输。

2、卓越的隔热性能

气凝胶的隔热性能是其能够在保鲜领域发挥重要作用的关键因素之一。由于其纳米多孔结构，气凝胶能够有效地阻止热对流和热辐射的发生。热对流是通过气体或液体的流动来传递热量的，而气凝胶的纳米孔隙可以阻止气体或液体的流动，从而减少热对流的传递。热辐射是通过电磁波的形式传递热量的，气凝胶的纳米结构可以对电磁波进行散射和吸收，从而降低热辐射的传递。因此，气凝胶的隔热性能远远优于传统的保温材料，能够为保鲜设施提供更加稳定的温度环境。

3、环保、无毒、耐久性强

除了优异的隔热性能外，气凝胶还具有环保、无毒、耐久性强等特点。气凝胶是由无机材料或高分子材料制成的，不含有任何有害物质，对环境和人体健康无害。同时，气凝胶具有良好的化学稳定性和耐腐蚀性，能够在各种恶劣的环境下长期使用。其耐久性强的特点使得气凝胶在保鲜领域的应用更加可靠，降低了保鲜设施的维修费用和更换频率。

二、气凝胶在保鲜冷库中的应用优势

气凝胶的隔热效果是普通隔热材料的 2 - 3 倍，这一优势在保鲜冷库中尤为突出。保鲜冷库需要保持恒定的低温环境，以防止食品变质。而气凝胶的优异隔热性能可以显著减少冷库内外环境的热交换，保持冷库内部温度的稳定性。无论是在炎热的夏季还是寒冷的冬季，气凝胶都能够有效地阻挡外界热量的侵入，为冷库内的食品提供一个稳定的低温环境。这对于需要长期储存、对温度要求极高的食品保鲜至关重要。

在当今追求绿色可持续发展的时代，气凝胶的绿色环保特性使其在保鲜领域具有广阔的应用前景。由于气凝胶具有优异的隔热性能，可以有效降低冷库的制冷量，进而节能降耗。相比传统的保温材料，气凝胶能够减少能源的消耗，降低对环境的影响。此外，气凝胶的生产过程也相对环保，不产生有害物质，符合绿色环保的要求。

通过保持冷库内部温度的稳定，气凝胶可以显著提高食品的保鲜期，减少温度变化导致的食品腐败变质。温度的波动是影响食品保鲜的重要因素之一，而气凝胶能够有效地减少温度的变化，为食品提供一个更加稳定的储存环境。这不仅可以提高食品的质量，还可以减少食品的损耗，降低企业的成本。此外，气凝胶还具有一定的防潮性能，可以防止食品受潮变质，进一步提高食品的保鲜效果。

气凝胶材料具有优异的耐久性，使用寿命超过 25 年。这一特点使得气凝胶在保鲜冷库中的应用更加可靠，降低了保鲜设施的维修费用和更换频率。相比传统的保温材料，气凝胶的使用寿命更长，能够为企业节省大量的成本。同时，气凝胶的耐久性强也意味着其在使用过程中不易损坏，能够保持良好的隔热性能和保鲜效果。

三、气凝胶保鲜应用案例

1、医药领域

在医药领域，气凝胶冷库可提供精确的温度控制服务，避免药物变质。许多药品对温度和湿度非常敏感，需要在特定的温度范围内储存才能保持其有效性。气凝胶的优异隔热性能和稳定性能够为医药冷库提供可靠的温度控制，确保药品的质量和安全性。例如，一些生物制品、疫苗和药品需要在低温下储存，气凝胶冷库可以为这些药品提供稳定的低温环境，延长其保质期。此外，气凝胶冷库还可以用于药品的运输和临时储存，确保药品在运输过程中的温度稳定，避免药品变质。

2、食品领域

对于需要保持低温的食品行业，气凝胶冷库可以大大节约制冷能耗，降低企业成本。在食品加工和储存过程中，保持低温环境是防止食品变质的关键。气凝胶的优异隔热性能可以减少冷库内外环境的热交换，降低制冷设备的运行负荷，从而节约能源。例如，在肉类加工行业，气凝胶冷库可以为冷鲜肉提供稳定的低温环境，延长冷鲜肉的货架期。同时，气凝胶冷库还可以用于水果、蔬菜、乳制品等食品的储存，保持食品的新鲜度和品质。

3、气凝胶保鲜垫在冷鲜肉保鲜中的应用

在冷鲜肉的保鲜中，气凝胶保鲜垫可以快速吸收冷鲜肉的渗出物，为冷鲜肉创造一个相对干燥的储存环境，有效抑制微生物的生长，增加冷鲜肉的货架期。冷鲜肉在储存过程中会产生一定的渗出物，如果不及时处理，会导致微生物的滋生，加速冷鲜肉的变质。气凝胶保鲜垫具有良好的吸水性和透气性，可以快速吸收冷鲜肉的渗出物，保持冷鲜肉的表面干燥。同时，气凝胶保鲜垫还可以释放一定的抗菌物质，抑制微生物的生长，延长冷鲜肉的保鲜期。

4、不同场合的应用需求

气凝胶保鲜冷库还可以根据实际需要制备不同的尺寸和形状，以满足不同场合的需求。例如，在一些小型的食品商店和超市，可以使用小型的气凝胶保鲜柜来储存水果、蔬菜、乳制品等食品。这些保鲜柜具有体积小、移动方便、保温性能好等优点，可以满足小型食品商店和超市的保鲜需求。在一些大型的食品加工厂和物流中心，可以使用大型的气凝胶冷库来储存大量的食品。这些冷库可以根据实际需要进行定制，满足不同规模的食品加工和物流需求。

四、气凝胶在保鲜领域的具体研究成果

1、新加坡科学家用菠萝叶制成气凝胶

新加坡国立大学的机械工程师将通常被丢弃的菠萝叶转化为气凝胶，这种气凝胶具有良好的吸油、隔热和隔音性能。关键的是，经过活性炭粉处理后，它能够吸收乙烯气体。乙烯是推动水果和蔬菜成熟的激素，对其进行吸收可有效延缓果蔬的成熟过程。在实验室实验中，用这种活性炭改性的生态气凝胶可以将腐烂过程至少延迟 14 天。并且，改良后的生态气凝胶对乙烯的吸收能力是商用高锰酸钾乙烯吸收剂的 6 倍。该团队已经为这种新型气凝胶申请了专利，其成本约为每平方米 20 至 35 美元，有望为食品保鲜和废水处理提供廉价的解决方案。

2、西北农林科技大学冯宪超教授的研究

冯宪超教授团队利用纳米铜粒子的绿色制备技术及纳米铜粒子 - 脂质体包埋技术，制备出具有良好抑菌活性的脂质体 - 纳米铜粒子（lip - cunps），再进一步利用壳聚糖、双醛淀粉和 lip - cunps 制备出 cd/lip - cunps 气凝胶垫。该气凝胶垫可通过吸水和抑菌作用使冷鲜猪肉的货架期延长至 14 天。利用羧甲基纤维素、海藻酸钠、壳聚糖原位合成制备纳米银粒子，其中利用羧甲基纤维素制备的纳米银粒子抑菌活性较好且性质稳定。进一步利用细菌纤维素和柠檬酸制备 cmc/bc/ca - agnps 气凝胶垫，该气凝胶垫通过吸水和抑菌显著延长了冷鲜牛肉的货架期。

3、中国储备粮管理集团的应用试验

随着能源节约和环境保护日益成为全球共识，气凝胶因其出色的隔热性能，在建筑、航空航天、汽车、电子等领域的应用逐渐扩大。预计未来几年，随着新能源、新材料等产业的快速发展，气凝胶行业将继续保持高速增长态势。

结论

气凝胶作为一种新型的保温材料，在保鲜领域具有巨大的创新潜力和应用价值。其独特的纳米多孔网络架构、卓越的隔热性能、环保无毒、耐久性强等特点，使其在保鲜冷库中具有优异的应用优势。通过实际案例的分析，我们可以看到气凝胶在医药、食品等领域的应用已经取得了显著的成效。随着科技的不断进步和人们对食品保鲜要求的不断提高，气凝胶在保鲜领域的应用前景将更加广阔。未来，气凝胶有望与智能技术相结合，研发出更多新型的气凝胶材料，并拓展到其他保鲜领域，为保鲜行业的发展带来更多的创新和机遇。

原文链接：https://www.xianjichina.com/special/detail_556483.html
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