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南京林業大學付宇教授團隊和新加坡國立大學陳瑞深教授團隊 Small:一種仿生木材結構的纖維素-鎵銦合金光熱相變氣凝膠
2023-07-27  來源:高分子科技

  傳統的光熱轉換材料可有效的將太陽能轉換成熱能,但是由于太陽能存在時間與空間不匹配的問題,嚴重的影響了太陽能的利用效率。光熱固-液相變材料是一種可以通過光熱轉換吸收熱能,其自身狀態發生改變并提供潛熱的物質,因此可以將其作為一種太陽能存儲器。但是,其本身在使用過程中易泄漏問題以及熱導率低問題限制了進一步的發展。


制備流程與思路


  本工作使用鎵銦合金基光熱相變材料,針對其在儲能過程中存在的問題,采用仿生構建思路,以納米纖維素晶為原料,通過冷凍干燥法制備出具有仿生木材內部結構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部。同時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,對纖維素氣凝膠進行了化學改性。結果表明,由于纖維素氣凝膠的內部多孔多層結構,為光熱相變材料提供了更強的毛細作用力,使得其在使用過程中大大降低了泄漏的概率;而且通過化學改性引入的新基團,有效地增強了材料間的相容性并提升了儲能性能;通過引入鎵銦合金基光熱相變材料并在纖維素氣凝膠內部構建導熱網絡,實現了提升熱導率的效果。 


 2 樣品在高溫下的防泄漏性能 


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


  該成果發表于國際著名期刊Small上,南京林業大學材料科學與工程學院博士研究生魏澤昌為第一作者,材料科學與工程學院付宇教授和新加坡國立大學陳瑞深教授為通訊作者,南京林業大學為第一完成單位。該成果得到了國家自然科學基金項目、江蘇省研究生科研創新計劃項目以及江蘇省特聘教授項目的資助,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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(責任編輯:xu)
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