环保水凝胶能够承受10公斤的重量而不变形
发布时间：2021-12-20 09:48:01
文章来源： 中国科学报
近日，美国加州大学教授孙刚团队开发出一种不会融化的冰——能够抗冻融循环的环保水凝胶。它的外表像果冻一样，能够承受10公斤的重量而不变
近日，美国加州大学教授孙刚团队开发出一种不会融化的冰——能够抗冻融循环的环保水凝胶。它的外表像果冻一样，能够承受10公斤的重量而不变形，其内部含有90%以上的水和其他成分，能保持稳定结构，且抗菌防霉，并能重复使用10次以上。相关论文发表于美国化学会期刊《可持续化学与工程》。
冰块因其低成本、高熔融潜热，成为食品供应链中广泛使用的冷却介质。然而，融化的冰块无法再次使用，并且还会携带生鲜食品中的微生物，从而造成交叉污染。新型冰块的问世有望改变食物的冷藏和运输方式，使其不再需要依赖传统的冷却包。
研究人员表示，新型冰块可以冷却物品13个小时，此外，用水或稀释的漂白剂快速清洗后放入冰箱再次冷冻，就可以下次继续使用。其原料是无污染可降解的明胶，用完后将其扔进垃圾桶即可，不会造成环境污染。
研究人员在70℃将明胶溶解在去离子水中，得到10%明胶溶液，然后再将其放置于10×10×10毫米的硅模具中，再在4℃下过夜完成凝胶化。水凝胶中连续的明胶网络可以很好地锁住水分，并起到与纯水相当的冷却效果。考虑到冰块在实际使用中的可重复性，研究人员接着根据不同冷冻温度和解冻速率处理冰块，以模拟实际的使用环境，进而系统研究了冷冻温度、解冻速率和冻融处理周期等对冰块相关性能和功能的影响。
研究人员详细研究了冻融过程中冰粒生成和融化的机理，发现快速冷冻和慢速解冻处理的冰块在多次冻融循环后还能保持相当均匀的聚合物网络结构。在液氮冷冻和4℃冰箱冷藏解冻条件下，水凝胶冰块具有最优的内部精细结构、稳定的熔化潜热、恒定的总含水量和优秀的冷却效率，以及冻融后相对稳定的机械强度。这种可循环利用、不会发霉的冰块有望在生鲜市场中应用，大幅降低冰块融化导致交叉污染的风险。(李木子)
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