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  化石能源的枯竭和環境污染的加劇使得清潔和可再生能源的開發變得越來越重要。發展蓄熱材料是獲取太陽能、提高能源利用效率的最有吸引力的策略。有機相變材料(PCM)因其儲能密度大、工作溫度范圍寬、長期穩定性好、無腐蝕性以及低毒性等特點，在熱能吸收存儲進而在熱管理領域受到了廣泛的關注。然而，有機PCM的常見問題是柔性差、制造工藝復雜、導熱系數低以及固-液相變過程中容易發生泄漏。為了解決傳統PCM存在的問題，滿足未來柔性器件熱管理的高性能要求，王德義教授課題組將一種新型智能超分子，聚輪烷（Polyrotaxane, PLR）引入到相變材料的應用領域，(Energy Storage Materials, 2021, 40, 347-357) 為高性能PCM的研究提供了一套全新的設計思路。結果表明，PLR相變材料具有高強度、高韌性、高形狀穩定性、無泄漏和優異的形狀記憶性能。此外，PLR具有豐富的功能可修飾性，可以實現高效、環保地制備。

  在該工作的基礎上，本研究以PLR超分子為新型支撐材料，制備了一系列PLR封裝聚乙二醇（PEG）的高性能PCM。相變潛熱主要由PEG含量調節，而相變溫度則由PEG分子量控制。由于PLR和PEG之間的化學結構相似性，PLR和PEG具有優異的相容性，從而能夠充分抑制相變過程中小分子量的PEG泄漏。PLR自身分子內環糊精的結晶充當物理交聯點，從而保證系列PCM都具有良好的形狀穩定性。PLR作為支撐材料本身具有相變特性，因此所制備的復合PCM具有較高的相變焓（116.1-162.2 J g^-1）和極高的熱焓效率（>100%）。值得指出，這是一種綠色高效的PEG封裝方法。因為整個制備過程不涉及任何有機溶劑。此外，所制備的PCM易于擠出和再成型，為該類PCM的大規模加工和應用提供了技術前提和便利。作為一個典型的應用實例，該類PCM在固態硬盤模型溫度調節方面顯示出了顯著的優勢，充分展示了其在電子器件熱管理領域實際且優越的應用價值。

  上述研究工作以“Polyrotaxane based leakage-proof and injectable phase change materials with high melting enthalpy and adjustable transition temperature”為題發表于國際著名期刊Chemical Engineering Journal (IF=13.273)上。Francisco de Vitoria University的殷光中博士為該論文的第一作者，IMDEA Materials Institute的王德義教授為通訊作者。該項工作得到了西班牙Ministerio De Ciencia E Innovación (MINECO)的資助 (項目編號: PID2020-117274RB-I00BIOFIRESAFE)。近年來，王德義教授帶領團隊圍繞生物基相變材料開展了大量工作，在超柔性PCM，生物基阻燃PCM等方面取得了系列創新成果（Composites Communications, 2021, 27, 100893; Composites Communications, 2022, 30, 101057），得到了同行的廣泛關注。

  相關論文鏈接：

  https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.05.023 (Open Access)

  https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.136421 (Open Access)

  https://doi.org/10.1016/j.coco.2021.100893

  https://doi.org/10.1016/j.coco.2022.101057