中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所開發(fā)出柔性多能響應(yīng)時(shí)空相變材料膜

　　【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所氫能與先進(jìn)材料研究部熱化學(xué)研究組(DNL1903組)史全研究員和寇艷副研究員團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種基于赤蘚糖醇的多能響應(yīng)柔性時(shí)空相變材料膜(cETCK)。該時(shí)空相變材料膜不僅可實(shí)現(xiàn)赤蘚糖醇相變潛熱在過冷狀態(tài)下的長期存儲與可控釋放，還具備良好的柔韌性、機(jī)械性和多重能量響應(yīng)特性，在可穿戴熱管理領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應(yīng)用潛力。
 

　　研究團(tuán)隊(duì)在前期工作中提出了“時(shí)空相變材料”的概念，實(shí)現(xiàn)了赤蘚糖醇的穩(wěn)定過冷與可控釋熱(J. Energy Chem.，2023)，并通過離子交聯(lián)和功能化集成制備了形狀穩(wěn)定的赤蘚糖醇基時(shí)空相變材料(Mater. Today Sustain.，2023)，以及具有光熱轉(zhuǎn)化功能的時(shí)空相變太陽能光熱燃料(Angew. Chem. Int. Ed.，2024)。
 

　　在本工作中，研究團(tuán)隊(duì)在前期工作基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將赤蘚糖醇與聚氨酯柔性基體復(fù)合，引入共軛聚合物和卡波姆構(gòu)成的雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過氫鍵和空間限域效應(yīng)在分子層面抑制結(jié)晶，實(shí)現(xiàn)赤蘚糖醇穩(wěn)定過冷，并通過機(jī)械刺激觸發(fā)可控釋放出相變潛熱，展現(xiàn)出相變潛熱長時(shí)存儲與可控釋放的特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該時(shí)空相變材料膜熔融相變焓達(dá)222.2 J/g，經(jīng)300次熱循環(huán)后焓值保持率為89.3%，室溫下輕微壓力觸發(fā)即可使相變膜的溫度在2分鐘內(nèi)迅速升至42 ℃以上。此外，該時(shí)空相變材料膜具有良好的柔韌性和機(jī)械性能，經(jīng)碳納米管表面修飾后，展現(xiàn)出光、電、機(jī)械多物理場耦合響應(yīng)能力，以及在可穿戴領(lǐng)域的潛在應(yīng)用前景，為發(fā)展下一代高度集成化與智能化的可穿戴熱管理系統(tǒng)提供可行的技術(shù)路徑。
 

　　相關(guān)成果以“Flexible Erythritol-based Spatiotemporal Phase Change Films with Multiple Energy Responses for Wearable Thermal Management”為題，于近日發(fā)表在《化學(xué)工程雜志》(Chemical Engineering Journal)上。該工作的第一作者為我所1903組博士研究生閆慧敏。該研究得到國家自然科學(xué)基金、我所創(chuàng)新基金等項(xiàng)目的資助。