近日，我所氫能與先進(jìn)材料研究部熱化學(xué)研究組（DNL1903組）史全研究員團(tuán)隊與催化基礎(chǔ)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室二維材料化學(xué)與能源應(yīng)用研究組（508組）吳忠?guī)浹芯繂T團(tuán)隊合作，在前期柔性相變薄膜的研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改進(jìn)化學(xué)交聯(lián)合成方法，并利用濕法紡絲技術(shù)，開發(fā)出了一種具有固-固相變特性的本征柔性相變纖維。
相變纖維是一種纖維型的相變材料，能夠在近似恒定的溫度下吸收或釋放大量熱能，展現(xiàn)出不同環(huán)境下對人體溫度進(jìn)行調(diào)控的應(yīng)用潛力。然而，目前的研究集中于開發(fā)基于固-液相變材料的復(fù)合相變纖維上，這類材料在實(shí)際應(yīng)用中面臨著儲能密度低、耐久性差、易泄露，尤其是柔韌性不佳等問題。
本工作在前期柔性相變儲能材料（Energy Storage Mater.，2021）研究基礎(chǔ)上，通過進(jìn)一步調(diào)控化學(xué)交聯(lián)過程并結(jié)合濕法紡絲工藝，制備出具有固-固相變特性的本征高柔性聚合物基相變纖維。該纖維展現(xiàn)出較高的能量存儲密度和可調(diào)節(jié)的相變性能（相變溫度為35℃至46℃，相變焓為65J/g至91J/g），并且經(jīng)歷2000次冷熱循環(huán)后相變焓值幾乎未發(fā)生變化。此外，團(tuán)隊在制備過程中可原位染色制備出顏色各異的相變纖維，也可與其他纖維（如棉線）進(jìn)行混合紡織，表現(xiàn)出優(yōu)異的相容性和可加工性。實(shí)際人體熱管理實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該柔性相變纖維具有優(yōu)異的溫度控制性能，為新一代智能調(diào)溫纖維材料的研究與發(fā)展提供了新方向。
近年來，史全團(tuán)隊一直致力于新型相變儲能材料的研究與開發(fā)，取得系列進(jìn)展（Angew. Chem. Int. Ed.，2024；Adv. Funct. Mater.，2023；Nano energy，2024）；此外，為了更好的提升相變材料的性能，結(jié)合吳忠?guī)泩F(tuán)隊在新型二維功能化材料方面的優(yōu)勢（ACS Energy Letters, 2024；Energy & Environmental Science，2023；Angew. Chem. Int. Ed., 2024），共同合作開發(fā)出一系列功能性復(fù)合相變材料 (Energy Storage Mater.，2021；Nano-Micro Lett.，2023；Energy Storage Mater.，2021)，實(shí)現(xiàn)了基于化學(xué)熱力學(xué)指導(dǎo)對相變材料熱力學(xué)性質(zhì)的調(diào)控與功能性的開發(fā)。
相關(guān)研究成果以題為“Intrinsically Flexible Phase Change Fibers for Intelligent Thermal Regulation”，發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angewandte Chemie International Edition）上。該工作的第一作者是我所DNL1903組與508組博士研究生劉漢卿。上述工作得到國家自然科學(xué)基金、我所創(chuàng)新基金等項(xiàng)目的資助。（文/圖 劉漢卿）
