南京林业大学付宇教授团队和新加坡国立大学陈瑞深教授团队 Small：一种仿生木材结构的纤维素-镓铟合金光热相变气凝胶

2023-07-27 来源：高分子科技

传统的光热转换材料可有效的将太阳能转换成热能，但是由于太阳能存在时间与空间不匹配的问题，严重的影响了太阳能的利用效率。光热固-液相变材料是一种可以通过光热转换吸收热能，其自身状态发生改变并提供潜热的物质，因此可以将其作为一种太阳能存储器。但是，其本身在使用过程中易泄漏问题以及热导率低问题限制了进一步的发展。

图1 制备流程与思路

本工作使用镓铟合金基光热相变材料，针对其在储能过程中存在的问题，采用仿生构建思路，以纳米纤维素晶为原料，通过冷冻干燥法制备出具有仿生木材内部结构的多层多孔气凝胶材料，然后使用真空浸渍法将镓铟合金基光热相变材料嵌入纤维素气凝胶内部。同时为了提升纤维素气凝胶与镓铟合金基光热相变材料之间的相容性，对纤维素气凝胶进行了化学改性。结果表明，由于纤维素气凝胶的内部多孔多层结构，为光热相变材料提供了更强的毛细作用力，使得其在使用过程中大大降低了泄漏的概率；而且通过化学改性引入的新基团，有效地增强了材料间的相容性并提升了储能性能；通过引入镓铟合金基光热相变材料并在纤维素气凝胶内部构建导热网络，实现了提升热导率的效果。

图 2 样品在高温下的防泄漏性能

图 3 (a) 样品在1.5 Kw/m²光强照射下的温度变化图；(b) 样品在2 Kw/m²光强照射下的温度变化图；(c) 样品的热导率。

该成果发表于国际著名期刊Small上，南京林业大学材料科学与工程学院博士研究生魏泽昌为第一作者，材料科学与工程学院付宇教授和新加坡国立大学陈瑞深教授为通讯作者，南京林业大学为第一完成单位。该成果得到了国家自然科学基金项目、江苏省研究生科研创新计划项目以及江苏省特聘教授项目的资助，感谢审稿人和编辑宝贵的建议。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202302886

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（责任编辑：xu）

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