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超效隔熱，長效保鮮，探索氣凝膠材料在現代保鮮設施中的應用

文章來源：賢集網更新時間：2024-09-02 15:21:23

保鮮，不僅關乎我們的日常生活，更在醫藥、食品等眾多關鍵領域起著決定性作用。而當我們深入探索保鮮領域的創新時，一種新型材料 —— 氣凝膠，正以其獨特的性能和巨大的潛力，逐漸成為焦點。氣凝膠究竟為何能在保鮮領域嶄露頭角？它又有著怎樣的神奇之處？

一、氣凝膠為什么可以保鮮？

1、獨特的納米多孔網絡架構

氣凝膠是一種由膠體顆粒或聚合物分子組成的納米多孔網絡架構材料。這種特殊的結構賦予了氣凝膠許多優異的性能。首先，其納米級的孔隙使得氣凝膠具有極低的傳熱系數，能夠有效阻擋熱量的傳遞。熱量在通過氣凝膠時，需要經過漫長而曲折的路徑，從而大大降低了熱傳導的效率。其次，氣凝膠的三維網絡結構保證了其極低的密度，使其成為目前世界上最輕的固體材料之一。這一特點使得氣凝膠在使用過程中不會給保鮮設施帶來過多的負擔，同時也便于安裝和運輸。

2、卓越的隔熱性能

氣凝膠的隔熱性能是其能夠在保鮮領域發揮重要作用的關鍵因素之一。由于其納米多孔結構，氣凝膠能夠有效地阻止熱對流和熱輻射的發生。熱對流是通過氣體或液體的流動來傳遞熱量的，而氣凝膠的納米孔隙可以阻止氣體或液體的流動，從而減少熱對流的傳遞。熱輻射是通過電磁波的形式傳遞熱量的，氣凝膠的納米結構可以對電磁波進行散射和吸收，從而降低熱輻射的傳遞。因此，氣凝膠的隔熱性能遠遠優于傳統的保溫材料，能夠為保鮮設施提供更加穩定的溫度環境。

3、環保、無毒、耐久性強

除了優異的隔熱性能外，氣凝膠還具有環保、無毒、耐久性強等特點。氣凝膠是由無機材料或高分子材料制成的，不含有任何有害物質，對環境和人體健康無害。同時，氣凝膠具有良好的化學穩定性和耐腐蝕性，能夠在各種惡劣的環境下長期使用。其耐久性強的特點使得氣凝膠在保鮮領域的應用更加可靠，降低了保鮮設施的維修費用和更換頻率。

二、氣凝膠在保鮮冷庫中的應用優勢

氣凝膠的隔熱效果是普通隔熱材料的 2 - 3 倍，這一優勢在保鮮冷庫中尤為突出。保鮮冷庫需要保持恒定的低溫環境，以防止食品變質。而氣凝膠的優異隔熱性能可以顯著減少冷庫內外環境的熱交換，保持冷庫內部溫度的穩定性。無論是在炎熱的夏季還是寒冷的冬季，氣凝膠都能夠有效地阻擋外界熱量的侵入，為冷庫內的食品提供一個穩定的低溫環境。這對于需要長期儲存、對溫度要求極高的食品保鮮至關重要。

在當今追求綠色可持續發展的時代，氣凝膠的綠色環保特性使其在保鮮領域具有廣闊的應用前景。由于氣凝膠具有優異的隔熱性能，可以有效降低冷庫的制冷量，進而節能降耗。相比傳統的保溫材料，氣凝膠能夠減少能源的消耗，降低對環境的影響。此外，氣凝膠的生產過程也相對環保，不產生有害物質，符合綠色環保的要求。

通過保持冷庫內部溫度的穩定，氣凝膠可以顯著提高食品的保鮮期，減少溫度變化導致的食品腐敗變質。溫度的波動是影響食品保鮮的重要因素之一，而氣凝膠能夠有效地減少溫度的變化，為食品提供一個更加穩定的儲存環境。這不僅可以提高食品的質量，還可以減少食品的損耗，降低企業的成本。此外，氣凝膠還具有一定的防潮性能，可以防止食品受潮變質，進一步提高食品的保鮮效果。

氣凝膠材料具有優異的耐久性，使用壽命超過 25 年。這一特點使得氣凝膠在保鮮冷庫中的應用更加可靠，降低了保鮮設施的維修費用和更換頻率。相比傳統的保溫材料，氣凝膠的使用壽命更長，能夠為企業節省大量的成本。同時，氣凝膠的耐久性強也意味著其在使用過程中不易損壞，能夠保持良好的隔熱性能和保鮮效果。

三、氣凝膠保鮮應用案例

1、醫藥領域

在醫藥領域，氣凝膠冷庫可提供精確的溫度控制服務，避免藥物變質。許多藥品對溫度和濕度非常敏感，需要在特定的溫度范圍內儲存才能保持其有效性。氣凝膠的優異隔熱性能和穩定性能夠為醫藥冷庫提供可靠的溫度控制，確保藥品的質量和安全性。例如，一些生物制品、疫苗和藥品需要在低溫下儲存，氣凝膠冷庫可以為這些藥品提供穩定的低溫環境，延長其保質期。此外，氣凝膠冷庫還可以用于藥品的運輸和臨時儲存，確保藥品在運輸過程中的溫度穩定，避免藥品變質。

2、食品領域

對于需要保持低溫的食品行業，氣凝膠冷庫可以大大節約制冷能耗，降低企業成本。在食品加工和儲存過程中，保持低溫環境是防止食品變質的關鍵。氣凝膠的優異隔熱性能可以減少冷庫內外環境的熱交換，降低制冷設備的運行負荷，從而節約能源。例如，在肉類加工行業，氣凝膠冷庫可以為冷鮮肉提供穩定的低溫環境，延長冷鮮肉的貨架期。同時，氣凝膠冷庫還可以用于水果、蔬菜、乳制品等食品的儲存，保持食品的新鮮度和品質。

3、氣凝膠保鮮墊在冷鮮肉保鮮中的應用

在冷鮮肉的保鮮中，氣凝膠保鮮墊可以快速吸收冷鮮肉的滲出物，為冷鮮肉創造一個相對干燥的儲存環境，有效抑制微生物的生長，增加冷鮮肉的貨架期。冷鮮肉在儲存過程中會產生一定的滲出物，如果不及時處理，會導致微生物的滋生，加速冷鮮肉的變質。氣凝膠保鮮墊具有良好的吸水性和透氣性，可以快速吸收冷鮮肉的滲出物，保持冷鮮肉的表面干燥。同時，氣凝膠保鮮墊還可以釋放一定的抗菌物質，抑制微生物的生長，延長冷鮮肉的保鮮期。

4、不同場合的應用需求

氣凝膠保鮮冷庫還可以根據實際需要制備不同的尺寸和形狀，以滿足不同場合的需求。例如，在一些小型的食品商店和超市，可以使用小型的氣凝膠保鮮柜來儲存水果、蔬菜、乳制品等食品。這些保鮮柜具有體積小、移動方便、保溫性能好等優點，可以滿足小型食品商店和超市的保鮮需求。在一些大型的食品加工廠和物流中心，可以使用大型的氣凝膠冷庫來儲存大量的食品。這些冷庫可以根據實際需要進行定制，滿足不同規模的食品加工和物流需求。

四、氣凝膠在保鮮領域的具體研究成果

1、新加坡科學家用菠蘿葉制成氣凝膠

新加坡國立大學的機械工程師將通常被丟棄的菠蘿葉轉化為氣凝膠，這種氣凝膠具有良好的吸油、隔熱和隔音性能。關鍵的是，經過活性炭粉處理后，它能夠吸收乙烯氣體。乙烯是推動水果和蔬菜成熟的激素，對其進行吸收可有效延緩果蔬的成熟過程。在實驗室實驗中，用這種活性炭改性的生態氣凝膠可以將腐爛過程至少延遲 14 天。并且，改良后的生態氣凝膠對乙烯的吸收能力是商用高錳酸鉀乙烯吸收劑的 6 倍。該團隊已經為這種新型氣凝膠申請了專利，其成本約為每平方米 20 至 35 美元，有望為食品保鮮和廢水處理提供廉價的解決方案。

2、西北農林科技大學馮憲超教授的研究

馮憲超教授團隊利用納米銅粒子的綠色制備技術及納米銅粒子 - 脂質體包埋技術，制備出具有良好抑菌活性的脂質體 - 納米銅粒子（lip - cunps），再進一步利用殼聚糖、雙醛淀粉和 lip - cunps 制備出 cd/lip - cunps 氣凝膠墊。該氣凝膠墊可通過吸水和抑菌作用使冷鮮豬肉的貨架期延長至 14 天。利用羧甲基纖維素、海藻酸鈉、殼聚糖原位合成制備納米銀粒子，其中利用羧甲基纖維素制備的納米銀粒子抑菌活性較好且性質穩定。進一步利用細菌纖維素和檸檬酸制備 cmc/bc/ca - agnps 氣凝膠墊，該氣凝膠墊通過吸水和抑菌顯著延長了冷鮮牛肉的貨架期。

3、中國儲備糧管理集團的應用試驗

隨著能源節約和環境保護日益成為全球共識，氣凝膠因其出色的隔熱性能，在建筑、航空航天、汽車、電子等領域的應用逐漸擴大。預計未來幾年，隨著新能源、新材料等產業的快速發展，氣凝膠行業將繼續保持高速增長態勢。

結論

氣凝膠作為一種新型的保溫材料，在保鮮領域具有巨大的創新潛力和應用價值。其獨特的納米多孔網絡架構、卓越的隔熱性能、環保無毒、耐久性強等特點，使其在保鮮冷庫中具有優異的應用優勢。通過實際案例的分析，我們可以看到氣凝膠在醫藥、食品等領域的應用已經取得了顯著的成效。隨著科技的不斷進步和人們對食品保鮮要求的不斷提高，氣凝膠在保鮮領域的應用前景將更加廣闊。未來，氣凝膠有望與智能技術相結合，研發出更多新型的氣凝膠材料，并拓展到其他保鮮領域，為保鮮行業的發展帶來更多的創新和機遇。

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