近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所熱化學(xué)研究組研究員史全團(tuán)隊(duì)在柔性相變材料研究方面取得新進(jìn)展，通過簡單易行的策略合成了石墨烯基的復(fù)合相變材料膜，并將其應(yīng)用于可穿戴的光-熱管理器件。該復(fù)合相變材料膜具有優(yōu)異的柔韌性、儲(chǔ)熱能力、光熱轉(zhuǎn)化能力，為智能可穿戴光-熱管理器件的研究提供了新思路。
大連化物所研發(fā)出柔性復(fù)合相變材料膜并應(yīng)用于可穿戴光-熱管理器件
相變儲(chǔ)能材料能夠在相對恒定的溫度下吸收和釋放大量相變潛熱，目前廣泛應(yīng)用于熱能儲(chǔ)存和溫度控制的熱管理領(lǐng)域。然而，傳統(tǒng)相變材料本身固有的液態(tài)泄漏、弱吸光能力以及固態(tài)剛性使其在可穿戴的智能光-熱轉(zhuǎn)化器件研究中極具戰(zhàn)性。
針對該問題，史全團(tuán)隊(duì)以聚合物和石墨烯為原料合成了具有優(yōu)異柔韌性的復(fù)合石墨烯膜，并將相變材料復(fù)合其中得到柔性的復(fù)合相變材料膜。該復(fù)合相變材料膜具有優(yōu)秀的形狀穩(wěn)定性，即使在高于相變溫度時(shí)仍然保持固態(tài)而不發(fā)生泄漏；同時(shí)，該復(fù)合相變材料膜具有高相變材料負(fù)載量，表現(xiàn)出優(yōu)異的儲(chǔ)熱能力，即使經(jīng)過500個(gè)熱循環(huán)和彎曲循環(huán)仍然保持穩(wěn)定；此外，該復(fù)合相變材料膜具有出色的光-熱轉(zhuǎn)化能力，可迅速將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能儲(chǔ)存，轉(zhuǎn)化效率最高可達(dá)96%。研究人員進(jìn)一步將該復(fù)合相變材料膜貼到人體模型表面，結(jié)果表明在彎曲狀態(tài)其仍然表現(xiàn)出穩(wěn)定的光-熱轉(zhuǎn)化性能。該復(fù)合相變材料膜表現(xiàn)出可應(yīng)用于人體可穿戴光-熱管理領(lǐng)域的潛力，為可穿戴智能織物的開發(fā)提供了新的方向。
相關(guān)研究成果以題為“Flexible Graphene Aerogel-based Phase Change Film for Solar-thermal Energy Conversion and Storage in Personal Thermal Management Applications”發(fā)表在《化學(xué)工程雜志》（Chemical Engineering Journal）上。該工作的第一作者為大連化物所熱化學(xué)研究組2018級博士研究生孫克衍。上述研究工作得到大連化物所新基金、國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
