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  在能源的開發﹑轉換﹑運輸和利用過程中，在供應和需求之間往往存在著數量上﹑形態上和時間上的差異。利用相變材料高效地收集熱能在熱管理和儲能應用方面具有巨大的潛力，通過吸收周圍環境和太陽光熱和工業廢熱，并用于合適的場景，以及電子器件和動力電池在溫度過高或過低時出現熱失控和性能受限，在其周圍形成溫度改變緩慢的微氣候，從而實現快速調節溫度的功能。然而固液相變過程容易泄漏和較低的導熱系數是限制固-液相變材料大規模廣泛使用的兩個長期存在的瓶頸。

  近日，哈爾濱工業大學赫曉東教授、矯維成教授研究團隊提出了一種通過乳液聚合和化學還原將相變材料封裝在石墨烯中來合成微球結構復合相變材料的策略。相關研究成果以“Microsphere Structure Composite Phase Change Material with Anti-Leakage, Self-Sensing, and Photothermal Conversion Properties for Thermal Energy Harvesting and Multi-Functional Sensor”為題發表在《Advanced Functional Materials》上（DOI：10.1002/adfm.202209345）。

  石墨烯片層相互連接組成了微球外殼，進一步構建了高效的導熱和導電網絡，由此產生的微球相變復合材料表現出冷熱循環后不泄露和優越的相變行為，同時還可以感知溫度變化和水滴下落等外界環境，可以輕松地將其設計成溫度監測裝置。此外還可以將電能轉化為熱能實現相變材料溫度的快速升高，在微球結構中引入聚多巴胺，提高了相變材料的光熱轉換效率，同時還可以感知外界光源的照射，為熱能來源單一的問題提供了一種有效的途徑。這種方法為相變材料在熱能儲存和熱管理等領域的光熱集成概念和智能化感知提供了新思路。

圖1 石墨烯封裝石蠟的微球結構相變復合材料

圖2 相變微球的自感應能力和多功能應用

  論文的通訊作者為哈爾濱工業大學航天學院復合材料與結構研究所矯維成教授，第一作者為航天學院復合材料與結構研究所博士研究生郭紅緣。該工作得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃課題和深圳市科技計劃的支持。

  近年來，該課題組在碳納米復合材料微結構設計與可控制備及功能性研究方面還取得了多項研究成果。前期已成功設計并制備了超浸潤性可逆轉化的微納分級材料（J. Mater. Chem. A. 2017, 5, 17325；Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1706686）及新型防/除冰復合材料（J. Mater. Chem. A. 2021, 9, 9634；Chem. Eng. J. 2021, 421, 129873; Chem. Eng. J. 2022, 434, 134710）。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202209345