随着全球人口激增和生态环境恶化，逐渐枯竭的化石燃料已无法满足人类的需求，太阳能由于长期性、易获取性和环保性等特性引起了人们广泛的关注。但是太阳能固有的间歇性限制了其在能源结构中的广泛应用。能源转换和储存是应对太阳能间歇性问题的较好方式之一，其中以相变材料（PCM）为核心的能源转换和储存系统由于其低成本、制备简单等优势被广泛研究。有机相变材料因其具有低过冷、化学稳定性高、相变过程安全等优点成为应用最广泛的相变材料。然而，PCM通常面临泄露问题，通过聚合物壳层微胶囊化相变材料可以有效地阻止其泄露。乳液模板法是一种制备相变微胶囊的有效手段。皮克林（Pickering）乳液是一类基于固体粒子稳定的乳液，相比于传统的表面活性剂稳定的乳液，Pickering乳液具有高稳定性和低毒性等优势。纤维素纳米晶（CNC）是一维棒状纳米纤维素，因其生物可降解、良好的生物相容性和对油水界面的部分润湿性，是一种极佳的Pickering乳化剂。然而，将有机PCM封装于聚合物壳层中只解决了PCM的泄露问题，有机相变材料的固有低导热率和光热转化效应并未得到改善。聚吡咯（PPy）由于其高导热性和优异的光热转换能力是一种理想的微胶囊改性材料。通过将PPy原位聚合在聚合物壳层表面，有望提升相变材料微胶囊的导热和光热转化性能。

  该成果以“High thermal conductive and photothermal phase change material microcapsules via cellulose nanocrystal stabilized Pickering emulsion for solar harvesting and thermal energy storage”发表在《International Journal of Biological Macromolecules》（中科院一区，JCR一区，IF 7.7）上，该论文的第一单位为华南师范大学华南先进光电子研究院，论文的第一作者为华南师范大学2024届硕士毕业生魏强，通讯作者为华南师范大学周国富团队张振副研究员。本项目得到了国家重点研发计划、广东省自然科学基金面上项目和青年提升项目、国家自然基金和闪思科技等项目的大力支持。

1. CNC稳定的C₂₂ Pickering乳液的制备及表征

图3. (A) 使用5 mg/mL CNC和不同NaCl浓度（0.1, 0.5, 1, 3, 5, 10 mg/mL）稳定的Pickering乳液的光学显微镜图像；(B) 对应的乳液粒径分布图；(C) 乳液滴直径的平均值与NaCl浓度的关系；(D) C₂₂ Pickering乳液的乳液分数与NaCl浓度的关系，以及乳液静置20小时后的照片。

2. C₂₂微胶囊形貌及结构表征

图4.（A）C₂₂-CMF、（B）C₂₂-CMFP-1 和（C）C₂₂-CMFP-4 微胶囊在不同放大倍数下的SEM图像；（D）破裂的C₂₂-CMF微胶囊和（E）破裂的C₂₂-CMFP-4微胶囊的SEM图像；（F）PPy、MF、块状C₂₂和C₂₂微胶囊的FT-IR光谱。

3. C₂₂微胶囊的相变性能和热稳定性

图5. （A）C₂₂和C₂₂微胶囊的熔化过程和（B）凝固过程的DSC曲线；（C）C₂₂和C₂₂微胶囊的熔化温度（T_m）和凝固温度（T_s）；（D）C₂₂-CMF微胶囊和（E）C₂₂-CMFP-4微胶囊的第1次（实线）和第100次（虚线）加热/冷却循环的DSC曲线；（F）C₂₂、MF和C₂₂微胶囊的TGA曲线。

4. C₂₂微胶囊的防泄漏性

图6. 在100 °C下，C₂₂、C₂₂-CMF和C₂₂-CMFP-4微胶囊粉末在滤纸上的高温泄漏测试。

5. C₂₂微胶囊的热导率、光热性能和阻燃性

  原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.138162

  Qiang Wei, Wang Sun, Zhe Zhang, Guofu Zhou, Zhen Zhang*. High thermal conductive and photothermal phase change material microcapsules via cellulose nanocrystal stabilized Pickering emulsion for solar harvesting and thermal energy storage. International Journal of Biological Macromolecules 2025, 284, 138162.