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  在能源的開(kāi)發(fā)﹑轉(zhuǎn)換﹑運(yùn)輸和利用過(guò)程中，在供應(yīng)和需求之間往往存在著數(shù)量上﹑形態(tài)上和時(shí)間上的差異。利用相變材料高效地收集熱能在熱管理和儲(chǔ)能應(yīng)用方面具有巨大的潛力，通過(guò)吸收周?chē)h(huán)境和太陽(yáng)光熱和工業(yè)廢熱，并用于合適的場(chǎng)景，以及電子器件和動(dòng)力電池在溫度過(guò)高或過(guò)低時(shí)出現(xiàn)熱失控和性能受限，在其周?chē)纬蓽囟雀淖兙徛奈夂颍瑥亩鴮?shí)現(xiàn)快速調(diào)節(jié)溫度的功能。然而固液相變過(guò)程容易泄漏和較低的導(dǎo)熱系數(shù)是限制固-液相變材料大規(guī)模廣泛使用的兩個(gè)長(zhǎng)期存在的瓶頸。

  近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)赫曉東教授、矯維成教授研究團(tuán)隊(duì)提出了一種通過(guò)乳液聚合和化學(xué)還原將相變材料封裝在石墨烯中來(lái)合成微球結(jié)構(gòu)復(fù)合相變材料的策略。相關(guān)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(fā)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(jìn)一步構(gòu)建了高效的導(dǎo)熱和導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，由此產(chǎn)生的微球相變復(fù)合材料表現(xiàn)出冷熱循環(huán)后不泄露和優(yōu)越的相變行為，同時(shí)還可以感知溫度變化和水滴下落等外界環(huán)境，可以輕松地將其設(shè)計(jì)成溫度監(jiān)測(cè)裝置。此外還可以將電能轉(zhuǎn)化為熱能實(shí)現(xiàn)相變材料溫度的快速升高，在微球結(jié)構(gòu)中引入聚多巴胺，提高了相變材料的光熱轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)還可以感知外界光源的照射，為熱能來(lái)源單一的問(wèn)題提供了一種有效的途徑。這種方法為相變材料在熱能儲(chǔ)存和熱管理等領(lǐng)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(jié)構(gòu)相變復(fù)合材料

圖2 相變微球的自感應(yīng)能力和多功能應(yīng)用

  論文的通訊作者為哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究所矯維成教授，第一作者為航天學(xué)院復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究所博士研究生郭紅緣。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題和深圳市科技計(jì)劃的支持。

  近年來(lái)，該課題組在碳納米復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與可控制備及功能性研究方面還取得了多項(xiàng)研究成果。前期已成功設(shè)計(jì)并制備了超浸潤(rùn)性可逆轉(zhuǎn)化的微納分級(jí)材料（J. Mater. Chem. A. 2017, 5, 17325；Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1706686）及新型防/除冰復(fù)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