清华大学杨万泰教授/仵雅禾博士 Adv. Mater.:创纪录!具有卓越储热性能且可回收的交联固固相变材料
2024-01-19 来源:高分子科技
为了应对CO2排放量增加和化石燃料不可逆燃烧的问题,全球科学家们正在不断开发新的能源生产、转换、储存和节能方法。相变材料利用潜热蓄能的原理,能够可逆地吸收/释放大量热能,可同时作为储能和节能材料应用,具有重要的实用价值和战略意义。具有化学交联结构的固固相变材料(solid-solid phase change materials, SSPCMs)因其优异的形状稳定性而受到持续关注。这类材料理想地解决了传统固液相变材料(如石蜡、PEG等)液体泄漏的问题,无需封装或额外的支撑材料即可独立应用。然而,交联结构也会大幅影响材料的储热性能(相变焓),同时使得材料难以回收再次利用。
图1 可回收的酸酐共聚物/PEG固固相变材料体系的设计策略
近期,清华大学化学工程系杨万泰教授团队提出了一种利用自催化的可逆酐醇交联反应来制备具有优异储热性能和双重可回收性的固固相变材料的新策略。可大规模工业制备的酸酐交替共聚物(如丙烯-马来酸酐交替共聚物;可通过自稳定沉淀聚合(2SP)大量制备)作为聚合物骨架提供了丰富的反应性酸酐位点;聚乙二醇(PEG)则同时作为相变组分和交联剂(图1)。这两种低成本的原料通过极其简单的混合加热步骤即可得到具有优异性能的固固相变材料。
图2 丙烯-马来酸酐共聚物(PP-MAH)/PEG体系(PP-PEG)的化学、机械、相变和形状稳定性能表征
图3 固固相变材料的热性能对比与结晶结构分析
图4 回收路径1:切碎-热压法
图5 回收路径2:溶解-再交联法
文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202311717
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