相變材料在太陽能熱利用中發(fā)揮著關鍵作用，其在相變過程中能夠自發(fā)的吸收和釋放熱能，可以有效地彌補太陽能熱利用系統(tǒng)中存在的間歇性和波動性缺陷。然而大多數(shù)相變材料存在泄漏、導熱系數(shù)低、易燃和缺乏有效光熱轉(zhuǎn)換介質(zhì)等問題，成為太陽能相變儲熱系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸。
在此背景下，昆明理工大學化學工程學院磷化工團隊提出了一種新的設計理念。通過一種簡便環(huán)保的合成方法，借助木材遺態(tài)材料固有的各向異性和單向多孔性來支撐聚乙二醇（PEG），開發(fā)出一種新型復合相變材料（CPCMs）。木材改性過程涉及通過蒸發(fā)誘導自組裝方法將含磷植酸（PA）和二維MXene納米片雜化結構引入其中。
所制備的CPCMs展現(xiàn)出增強的熱導率（0.82 W/mK，約為PEG的4.6倍）以及135.5 kJ/kg的高潛熱（91.5%封裝率），在至少200次加熱和冷卻循環(huán)中保持熱耐久性和穩(wěn)定性，具有高達98.58%的太陽能-熱轉(zhuǎn)換效率。此外，在植酸和MXene的協(xié)同作用下，復合材料的阻燃性能顯著提高，表現(xiàn)出自熄特性。同時，復合材料還具有出色的電磁屏蔽性能（44.45 dB），有助于減輕電磁波對現(xiàn)代人體健康的危害。該研究為擴展與太陽能收集相關的潛在應用提供了可能性。
上述研究成果以“Leakage Proof, Flame?Retardant, and Electromagnetic Shield Wood Morphology Genetic Composite Phase Change Materials for Solar Thermal Energy Harvesting”為題發(fā)表在Nano-Micro Letters（IF2022=26.6，即時影響因子31.38）上。論文第一作者為化學工程學院2021級碩士研究生陳煜暉，通訊作者為我院孟楊博士后和謝德龍教授。該研究工作得到了國家自然科學基金（22268025）、中國博士后基金（2022MD713757）、云南省博士后基金（34Y2022）及云南省應用基礎研究基金（202101BC070001-016）的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1007/s40820-024-01414-4
