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記者6日從昆明理工大學(xué)獲悉，該?；瘜W(xué)工程學(xué)院磷化工團(tuán)隊(duì)近期在納米黑磷阻燃聚合物復(fù)合材料研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，為綠色能源轉(zhuǎn)化與多功能復(fù)合材料研發(fā)提供了全新思路。國(guó)際材料和能源領(lǐng)域期刊《先進(jìn)能源材料》發(fā)表了相關(guān)成果。

目前，相變儲(chǔ)能體系憑借高儲(chǔ)熱密度和優(yōu)異的溫度調(diào)控能力，已成為太陽能高效熱利用領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)方向。其中，以脂肪酸為典型代表的有機(jī)相變材料因具有較高的相變焓、良好的化學(xué)穩(wěn)定性以及可調(diào)的相變溫區(qū)而受到廣泛關(guān)注。然而，這類材料在實(shí)際應(yīng)用中普遍存在熱導(dǎo)率低、相變過程中易發(fā)生滲漏、缺乏光熱轉(zhuǎn)換介質(zhì)以及可燃性較高等問題，難以滿足復(fù)雜環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定服役的需求。

“黑磷烯作為一種二維含磷納米材料，兼具優(yōu)異的寬光譜吸收能力、高效的光熱轉(zhuǎn)換性能和本征阻燃特性，在高性能阻燃復(fù)合相變材料領(lǐng)域展現(xiàn)出重要應(yīng)用潛力?！崩ッ骼砉ご髮W(xué)教授謝德龍介紹，但黑磷烯在富氧、潮濕及光照等環(huán)境下易發(fā)生降解，進(jìn)而引發(fā)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)與功能衰減；同時(shí)，僅以黑磷烯作為功能組分，難以兼顧穩(wěn)定三維支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)筑與高效封裝，限制了復(fù)合相變體系的多功能集成應(yīng)用。

針對(duì)這一系列難題，謝德龍團(tuán)隊(duì)與廣東工業(yè)大學(xué)教授盛鑫鑫團(tuán)隊(duì)合作，以天然木材的定向微通道為骨架，構(gòu)筑出納米黑磷基功能雜化界面，提出界面工程調(diào)控策略。研究人員通過在黑磷烯表面引入金屬-多酚網(wǎng)絡(luò)“盔甲”，既提升了黑磷烯的環(huán)境穩(wěn)定性，又增強(qiáng)了其與相變材料的界面結(jié)合力，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)與相容性的雙重優(yōu)化。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該方法制備的復(fù)合相變材料性能表現(xiàn)優(yōu)異，潛熱儲(chǔ)能性能達(dá)175.03千焦每千克，光熱轉(zhuǎn)換效率91.27%，軸向熱導(dǎo)率較純相變材料提升3.9倍；阻燃方面，材料熱釋放峰值和總熱釋放量分別降低27.4%和31.2%。此外，材料還兼具超疏水自清潔、抗菌特性，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的光-熱-電轉(zhuǎn)化，開路電壓最高達(dá)0.65伏，實(shí)現(xiàn)了多功能性能的集成。據(jù)介紹，這一成果，將為納米黑磷材料在熱管理、綠色能源轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定重要技術(shù)基礎(chǔ)。