近日，我院师生在国际知名期刊Chemical Engineering Journal（SCI一区Top,IF=16.744）上在线发表了题为“Thermally Induced Flexible Phase Change Hydrogels for Solar Thermal Storage and Human Thermal Management”的研究论文，该论文是以上海第二工业大学硕士研究生宋敏宇为第一作者，能源与材料学院汪玲玲教授和徐海萍教授通力指导的结果。

图文简介

随着全球能源消费的持续上升，太阳能作为一种可再生能源已经获得了广泛的关注。然而，太阳能在利用过程中是不稳定的和间歇性的，这导致了能源的不连续和不稳定的生产。因此，太阳能的高效利用和太阳能存储技术的探索成为研究的热点。水合盐具有储能密度高和不易燃等优点，但存在过冷度大，且易盐析出等突出的问题。在这项工作中，我们设计和制备了具有热致柔性的光热相变水凝胶。以三水合醋酸钠为PCM，氧化石墨烯为光热剂，丙烯酰胺和魔芋葡甘露聚糖为三维网络骨架，构建了光热相变水凝胶（PCH）。与传统的水凝胶不同，熔融的水合盐被用作溶剂，通过原位聚合形成PCH，储能密度为179.2 J/g。水凝胶的三维网络有效地降低了盐泄漏的可能性，并将其过冷（约30℃）抑制了到1.2-3.1℃的范围。由于氧化石墨烯的高光吸收性能，相变水凝胶的光热转换效率可达到89.7%。基于光热相变水凝胶的独特特性，在人体热管理和太阳能热利用方面具有巨大的潜力。

图 1 相变水凝胶的制备示意图

图 2 相变水凝胶的微观形貌和结构表征

图 3 相变水凝胶的热致柔性、不易燃和相分离特性

图 4 相变水凝胶的热稳定性

图 5 相变水凝胶的导热性能

图 6 相变水凝胶的光热性能

小结

在这项工作中，利用水合盐作为溶剂原位聚合形成具有热致柔性的光热相变水凝胶，一步解决了水合盐的泄露、过冷、相分离和刚性问题。同时氧化石墨烯的添加赋予了水凝胶优异的光热性能和导热性能。结果表明，所制备的相变水凝胶在太阳能热利用和人体热管理中展现巨大的潜力。

（1）采用原位聚合法一步制备相变水凝胶，有效解决了水合盐的固有缺陷。

（2）利用水合盐的固液转换，设计了具有热致柔性的相变水凝胶，扩大了应用范围。

（3）将氧化石墨烯添加到相变水凝胶中，保证了导热性能和光热性能。