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  隨著人類社會的飛速發展以及全球的現代化、城市化和信息智能化，能耗急劇增加，對傳統能源的過度開發和濫用造成了嚴重的生態退化、環境污染和氣候問題等。太陽能由于清潔、可再生、全球分布和低成本等優勢引起了人們廣泛的關注，但是太陽能固有的間歇性限制了其在能源結構中的有效利用。為了更加充分有效的利用太陽能，通常情況下，將太陽能轉換為熱能、電能等進行存儲和使用。其中以相變材料（phase change materials, PCM）為核心的太陽能熱系統由于其低成本、制備簡單和高光熱轉換效率被廣泛研究。有機相變材料由于自身穩定的化學性質、低過冷度、無相分離等有點，是一種理想的儲熱材料，可以調節環境溫度，滿足熱量在空間和時間上的需求不匹配。然而，PCM通常面臨使用時易泄露問題，通過聚合物殼層微膠囊化相變材料可以有效地阻止其泄露。

  乳液模板法是一種簡單有效制備相變微膠囊的策略。皮克林（Pickering）乳液是固體顆粒穩定的乳液。作為皮克林乳化劑的固體顆粒，對水油兩相都具有潤濕性，可以吸附在油水界面上從而形成Pickering乳液。相比于傳統表面活性劑穩定的乳液，Pickering乳液具有可持續性、生物可降解等優點。通過功能性納米顆粒穩定的Pickering乳液可以構筑高性能多功能復合納米材料。以具有光熱轉換功能的納米顆粒穩定的Pickering乳液為模板制備相變微膠囊可賦予微膠囊光熱轉換能力以及提高其熱導率。氧化石墨烯（GO）由于其優異的光熱轉換能力是一種理想的微膠囊殼層填料，然而GO通常具有較差的Pickering乳化性能。纖維素納米晶（CNC）是一維棒狀納米材料，具有生物可降解，高比表面積，優異的力學性能，水分散性以及Pickering乳化性能。因此通過CNC和GO共乳化Pickering乳液的策略，有望促進GO固定在油水界面上以提高GO的Pickering乳化性能。從而以CNC/GO共乳化的PCM Pickering乳液為模板，制備用于太陽能存儲和利用的光熱相變微膠囊。

圖1 通過 CNC/GO 共穩定Pickering乳液制備具有嵌入 CNC、rGO 和 PDA 的 MF 外殼的 PCM 微膠囊（PCM@CNC/rGO/PDA/MF）的示意圖。

1. GO/CNC共穩定的Pickering乳液的制備及表征

圖2. （a） GO 和 CNC/GO 的 TEM 圖像。（b） 不同乳化劑體系（分別為 GO、GO/NaCl、CNC/NaCl 和 CNC/GO/NaCl）穩定的 C18 Pickering 乳液靜置 24 小時后的照片。（c） 分別用 GO、GO/NaCl、CNC/NaCl 和 CNC/GO/NaCl 乳化的 C18 Pickering 的 POM 圖像和相應的粒徑分布。水相中 GO、NaCl 和 CNC 的濃度分別為 0.3 wt.%。

2. C22@CNC/rGO/PDA/MF 微膠囊形貌表征

圖3. （a, e）C22@CNC/MF微膠囊的SEM圖。（b, f）C22@CNC/GO/MF微膠囊的SEM圖。（c, g）C22@CNC/PDA/MF微膠囊的SEM圖。（d, h）C22@CNC/rGO/PDA微膠囊的SEM圖。

3. C22微膠囊抗泄露測試

圖4. C22和C22微膠囊的泄露測試。

4. C22微膠囊的光熱和相變性能

  原文鏈接：http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s40843-024-3040-5