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华南理工大学现代食品工程研究中心在国际食品顶级期刊发表综述，系统阐述防止表面结冰结霜的仿生改性技术及其在食品工业冷冻设备的潜在应用

TrendsinFoodScienceTechnology

日前，华南理工大学朱志伟副教授在食品领域国际最顶级期刊(Top1)TrendsinFoodScienceTechnology(IF=11.)在线发表题为“\”的综述，系统阐述了防止表面结冰结霜的仿生改性技术及其在食品工业冷冻设备的潜在应用。华南理工大学孙大文院士为本文唯一通讯作者，华南理工大学朱志伟副教授为第一作者，华南理工大学硕士生张莹为第二作者。

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成果介绍

背景

冷藏和冷冻在易腐食品的质量保藏中起着至关重要的作用。然而，冰或霜在冷冻设备表面的堆积会导致较高的能量消耗，对经济和环境产生不利影响。近年来，仿生超浸润表面已被证明可以延缓冷表面上冰霜的形成，或能轻松去除表面的积冰或积霜，具有补充甚至替代传统除霜技术的潜力。将该技术应用于食品冷冻工业，可以显著降低能源消耗，提高食品的冷冻效率。

综述内容

本综述的目的是阐述防止表面结冰结霜的仿生改性技术及其在食品工业冷冻设备的潜在应用。综述了仿生超浸润表面的抗冰机理的研究进展，然后主要以超疏水表面（SHSS）和注液光滑多孔表面（SLIPS）为例，介绍了近年来为改善仿生超浸润材料的耐用性和安全性所做的研究工作。随后阐述了仿生防冰表面在食品制冷行业的潜在应用及发展策略。

关于仿生超浸润表面的抗结冰机理，目前已形成了广泛的共识。总的来说，超浸润材料主要通过三种途径实现固体表面的防冰和除冰：一方面，利用表面疏水性在结冰发生前诱导冷凝液滴的自发去除；另一方面，表面粗糙织构中的空气或润滑液，可削弱冻结过程中液滴和冷板间的传热并提高冰成核能垒，从而抑制冰的形成；最后，当固体表面在极端环境下不可避免地结冰时，由于超浸润材料具有疏冰性，冰与固体表面的粘附作用被削弱，在较小的外力作用下即可轻松实现除冰。目前许多研究者在努力构建既环保又耐用的防冰表面，仿生超浸润材料将有望应用于食品冷冻冷链，显著减少因表面覆冰和除冰导致的额外的能源消耗，为冷冻设施表面抗冰除霜提供新思路和新途径。为了满足工业中实际的防冰或除冰需求，仍需要不断改进仿生防冰材料的制备及应用技术。一方面，未来应致力于开发食品安全的、可大规模扩展的、耐用或易于替换的仿生超浸润材料（如环保超疏水涂层，可独立移植的超疏水膜等），以减少制冷设备的除霜操作，提高冷冻设备的生产效率及易腐食品的冻藏质量；另一方面，应积极探索将仿生超浸润材料与传统除冰技术相结合的应用模式，以克服仿生防冰表面的局限性。

参考文献

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