转自洞见热管理
来源 | ACS Applied Materials&Interfaces
链接 | https://doi.org/10.1021/acsami.4c18276
01
背景介绍
相变材料（PCM）能够在熔化或固化过程中在基本不变的温度下吸收或释放大量的潜热，广泛应用于太阳能储存、废热回收、电子芯片和电池的热管理和建筑能效。根据化学成分，PCM通常分为有机PCM、无机PCM和共晶PCM。10根据相变前后的状态，PCM分为固体-固体PCM（SSPCM）、固体-液体PCM（SLPCM）、固态-气体PCM和液态-气体PCM。其中，涉及聚乙烯的有机SLPCM乙二醇（PEG）、石蜡（PW）和脂肪酸因其高储能密度、无毒性、低过冷性和低成本而吸引了许多研究人员。然而，SLPCM在吸收热量熔化后会变成不可控的液体，这极大地限制了它们的应用场景。
02
成果掠影
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近日，南昌大学马燕、胡小武联合江西科技师范大学陈文静团队针对解决有机固-液相变材料（PCM）发生相变后的泄漏问题和高刚性的问题取得最新进展。在这项工作中，使用聚乙二醇（PEG）作为储能链段的嵌段共聚工艺合成了一种新型的柔性固体-固体PCM（DXPCM）。通过调节PEG的分子量，可以改变DXPCM的相变温度（从36.2到49.4°C）和焓（从83.27到123.35 J/g）。硬链段的引入赋予了DXPCM优异的柔韧性、可折叠性和室温下的机械性能。大量的内部氢键和π-π堆叠为DXPCM提供了有趣的热诱导可切换粘附性和可回收性。弹性势能的储存和释放确保了DXPCM在受到外力变形后能够恢复其原始形状。值得一提的是，DXPCM具有优异的红外隐身能力，因为它可以长时间吸收和释放潜热。总之，这项工作开发了一种新型的固-固相变薄膜，具有高机械强度、热诱导可切换粘附和形状恢复能力，在红外隐身中具有巨大的应用潜力。相关研究成果以“Multifunctional Phase Change Films with High Mechanical Strength,Thermally Induced Switchable Adhesion, and Shape Recoverability for Infrared Stealth”为题发表于国际学术期刊《ACS Applied Materials&Interfaces》。
03
图文导读
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图1（a）DXPCM薄膜的制备过程和储能机理；（b） DXPCM 4000和原料的FTIR光谱；（c） 不同分子量PEG合成的DXPCM的FTIR光谱；（d） PEG 4000和DXPCM的XRD光谱；以及（e）PEG 4000、（f）DXPCM 4000、（g）DXPCM 6000和（h）DXPCM 8000的球形晶体结构图像。
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图2:PEG 4000和DXPCM在加热（a）和冷却（b）过程中的DSC曲线；PEG 4000和DXPCM的焓（c）、TGA曲线（d）和DTG曲线（e）；以及循环前后DXPCM 4000的FTIR光谱（f）、XRD光谱（g）、DSC曲线（h）和焓（i）。
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图3。PEG 4000（a）、DXPCM 4000（b）、DXPCM6000（c）和DXPCM 8000（d）的流变特性；PEG 4000和DXPCM的热泄漏实验（e）；DXPCM的热诱导可切换光学透明度机制（f）；以及DXPCM 4000在不同温度下的原位XRD光谱（g）。
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图4。PEG 4000和DXPCM 4000的灵活性演示（a）；DXPCM 4000的SEM图像（b）；DXPCM 4000的可折叠性演示（c），热诱导可切换粘附的演示和机制（d），以及DXPCM 4000可回收性（e）。
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图5。DXPCM 4000机械性能演示（a）；DXPCM的应力-应变曲线（b）；DXPCM 4000（c）和DXPCM 6000（d）的热塑性演示；DXPCM 4000（e）和DXPCM 6000（f）的形状可恢复性演示；以及DXPCM的形状可恢复性机制（g）。
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图6。低温（a）和高温（b）背景下的红外隐身示意图；雨林（c）和沙漠（d）背景下的视觉隐身示意图；DXPCM红外隐身能力机理图（e）；热台上“NCU”形DXPCM胶片的红外图像（f）；DXPCM薄膜在不同温度背景下对手指的隐身效果（g）；DXPCM薄膜和伪装薄膜的复合示意图（h）；以及复合薄膜在草原、沙漠和雪原背景上的视觉/红外隐身效果（i）。
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多功能材料详情：神奇的多功能相变材料：解锁温度调控的秘密
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