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南京林業(yè)大學(xué)付宇教授團(tuán)隊(duì)和新加坡國(guó)立大學(xué)陳瑞深教授團(tuán)隊(duì) Small：一種仿生木材結(jié)構(gòu)的纖維素-鎵銦合金光熱相變氣凝膠

2023-07-27 來(lái)源：高分子科技

傳統(tǒng)的光熱轉(zhuǎn)換材料可有效的將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成熱能，但是由于太陽(yáng)能存在時(shí)間與空間不匹配的問(wèn)題，嚴(yán)重的影響了太陽(yáng)能的利用效率。光熱固-液相變材料是一種可以通過(guò)光熱轉(zhuǎn)換吸收熱能，其自身狀態(tài)發(fā)生改變并提供潛熱的物質(zhì)，因此可以將其作為一種太陽(yáng)能存儲(chǔ)器。但是，其本身在使用過(guò)程中易泄漏問(wèn)題以及熱導(dǎo)率低問(wèn)題限制了進(jìn)一步的發(fā)展。

圖1 制備流程與思路

本工作使用鎵銦合金基光熱相變材料，針對(duì)其在儲(chǔ)能過(guò)程中存在的問(wèn)題，采用仿生構(gòu)建思路，以納米纖維素晶為原料，通過(guò)冷凍干燥法制備出具有仿生木材內(nèi)部結(jié)構(gòu)的多層多孔氣凝膠材料，然后使用真空浸漬法將鎵銦合金基光熱相變材料嵌入纖維素氣凝膠內(nèi)部。同時(shí)為了提升纖維素氣凝膠與鎵銦合金基光熱相變材料之間的相容性，對(duì)纖維素氣凝膠進(jìn)行了化學(xué)改性。結(jié)果表明，由于纖維素氣凝膠的內(nèi)部多孔多層結(jié)構(gòu)，為光熱相變材料提供了更強(qiáng)的毛細(xì)作用力，使得其在使用過(guò)程中大大降低了泄漏的概率；而且通過(guò)化學(xué)改性引入的新基團(tuán)，有效地增強(qiáng)了材料間的相容性并提升了儲(chǔ)能性能；通過(guò)引入鎵銦合金基光熱相變材料并在纖維素氣凝膠內(nèi)部構(gòu)建導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了提升熱導(dǎo)率的效果。

圖 2 樣品在高溫下的防泄漏性能

圖 3 (a) 樣品在1.5 Kw/m²光強(qiáng)照射下的溫度變化圖；(b) 樣品在2 Kw/m²光強(qiáng)照射下的溫度變化圖；(c) 樣品的熱導(dǎo)率。

該成果發(fā)表于國(guó)際著名期刊Small上，南京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院博士研究生魏澤昌為第一作者，材料科學(xué)與工程學(xué)院付宇教授和新加坡國(guó)立大學(xué)陳瑞深教授為通訊作者，南京林業(yè)大學(xué)為第一完成單位。該成果得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、江蘇省研究生科研創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目以及江蘇省特聘教授項(xiàng)目的資助，感謝審稿人和編輯寶貴的建議。

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202302886

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（責(zé)任編輯：xu）

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