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  對非食用淀粉等天然高分子高值化利用有助“雙碳”戰略目標達成和解決石油基聚合物導致的環境污染和能源危機等問題。淀粉氣凝膠可以糊化、凍干等制備方式對其顆粒織態進行破壞，獲具低成本和密度、大比表面積、高孔隙率三維多孔結構，應用價值高。但化學未交聯淀粉氣凝膠抗極性溶劑性能差，且其多孔結構易塌縮導致難有效調控其微觀結構。為克服上述問題，華南理工大學張水洞課題組采用熱塑加工（擠出和密煉等）提高界面反應形成鹽橋和可逆動態鍵的效率，制備微觀形態可控和超高強度（>80MPa）的淀粉氣凝膠，并展示原位光降解和光-熱-電高效轉化的性能，在環境污染和可持續能源領域具潛在應用價值。

  隨后，該課題組進一步利用結構可控的羧基淀粉、環氧化天然橡膠和羧基化碳納米管通過熱塑界面反應制備淀粉vitrimers^[3]。進而采用溶脹及冷凍干燥，獲得孔徑高達152.9 μm全通孔的淀粉vitrimers氣凝膠(有助于高效填充相變材料)，經過4次反復熱塑加工，該氣凝膠強度仍具44MPa。以PEG為負載相變材料的淀粉vitrimers氣凝膠基相變復合材料（PCC）壓縮強度高達85.8 MPa。羧基淀粉vitrimers氣凝膠與PEG形成較強的氫鍵作用力，從而獲得優異的抗泄露性能。當羧基化碳納米管含量僅為0.8%，將PCC與溫差發電片組裝的光-熱-電（STE）發電機能在-10 °C和10 mW cm^-2光強條件下，能在300秒內產生20 °C、325 mV輸出電壓和45 mA電流等能量,并且保持穩定的能量輸出，從而為寒冷地區自供熱和自供電提供新策略。該研究工作以“Ultrastrong and reusable solar?thermal?electric generators by economical starch vitrimers”為題，發表在《Small》雜志上。 

圖 2. (a) MEC和PCC制備過程和反復熱塑加工性能。

 圖 3. (a) STE發電機示意圖及光熱轉化性能。

  基于CNNT在高直徑的通孔淀粉氣凝膠開孔壁上的有序分布，PCC對自然光具有超寬波長范圍的吸收，從而能實現高效的光-熱-電轉化效率，能產出高達102.4°C及其對應的電壓和電流(輻照光強度為200 mW cm^-2)，優于已有文獻報道。當外界溫度越低，其產熱和產電能力能獲得提升。

  參考文獻

  [1] Li X., Gao, B., Zhang, S*. Carbohyd. Polym., 10.1016/j.carbpol.2022.120107.

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  [3] Gao, B.; Ku, H; Chen, Y.; Zhang, S*. Small. 10.1002/smll.202401706.

  https://doi.org/10.1002/smll.202401706