中科院宁波材料所刘小青研究员团队 Prog. Mater. Sci.：基于可持续高分子的相变材料
基于相变材料（PCMs）的潜热储存技术具有平衡用能时空差异、提高用能效率等作用，是缓解能源环境问题的有力工具。使用多形式聚合物基体来封装或化学键合PCMs有利于提升PCMs的热/力性能和抗泄露性，并赋予其先进功能性，但传统聚合物的不可持续问题已经引起了各界的广泛关注。近年来，基于“原料可再生、弃料可回收”的可持续聚合物在用于复合PCMs（FSPCMs）方面进展迅速，其不仅展现了可调的综合性能，还表现出灵活的分子可设计性和本征功能性（如阻燃、抗菌等），并能够显著降低生产和使用过程的碳足迹。
中科院宁波材料所刘小青研究员多年致力于可持续热固性树脂研究（Adv. Mater., 2024, 2311242; Prog. Polym. Sci., 2021, 113, 101353），创制了系列高性能生物基/可回收的热固性树脂及其结构-功能复合体系，并发展了基于新型可持续热固性树脂的PCMs分子和复合PCMs框架材料（Chem. Eng. J., 2024, 499, 156318; Chem. Eng. J., 2023, 460, 141882; Compos. B. Eng., 2024, 272: 111233; Green Chem., 2021, 23, 8643）。通过设计可持续热固性树脂的分子结构，并利用其本征特性，还开发了多种具有升级回收潜力和先进功能的树脂前驱体材料（Adv. Mater., 2022, 2209545; Adv. Mater., 2024, 2401920; Nano Energy, 2022, 100, 107477; ACS Nano, 2021, 15, 12, 19490-19502）。
基于团队在可持续高分子和相变储热材料方面的研究基础，近期，该团队在《Progress in Materials Science》上发表了题为“Integration of sustainable polymers with phase change materials”的综述性论文。文章聚焦于可持续聚合物（生物基/可回收聚合物）基FSPCM的最新进展（图1），包括从生物基化学品到生物基聚合物基体的制备方法和封装策略、性能升级和影响因素、多能利用和先进应用。同时，还总结了可回收聚合物基FSPCM的设计方法和回收策略，并对高效回收路径提供了见解。此外，还提出了基于结晶分数和热稳定性这两个关键技术参数的相变性能分析视角，并总结了结构-性能影响规律及其优化策略。最后，从全生命周期的角度，提出了可持续聚合物基FSPCM的新兴研究方向。
图1. 可持续聚合物基FSPCM的设计策略、集成方法、影响因素和先进应用
图2. 可持续聚合物基FSPCM的发展历程
图3. 从生物基化合物到生物基聚合物基FSPCM
图4. 用于可回收聚合物基FSPCMs中的“不稳定键”
图5. 可持续聚合物基FSPCMs的新兴研究方向
刘敬楷副研究员为论文的第一作者，通讯作者为刘小青研究员，中国科学院宁波材料技术与工程研究所/海洋关键材料全国重点实验室为唯一完成单位。项目得到了国家万人领军计划、浙江省万人计划、国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、宁波市重点研发计划/自然科学基金和中国博士后基金会的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2025.101447
