随着化石燃料的日益枯竭，能源的高效利用已成为社会可持续发展的基石。热能作为能源的主要形式，有很大一部分以低品位废热的形式被浪费掉。为了提高能源的利用效率，对于低品位热能的有效回收具有重要意义。在各种低品位热能回收方法中，以有机相变材料（PCM）为核心的废热回收以其稳定性、高能量密度和较小的储热温度范围等优点受到了越来越多的关注。然而，有机相变材料在相变过程中容易泄漏，同时导热系数（~0.27 W/mK）较低，都极大的限制了其在低品位废热回收领域的广泛应用。因此，对相变材料进行规模化的有效封装以开发出具有高导热系数的形状稳定相变复合材料 (SSPCC) 成为研究人员关注的焦点。

  近日，华中科技大学化学与化工学院卢翔副教授/瞿金平院士团队在Composites Part A-Applied Science and Manufacturing(IF:7.664)上发表了题为“Large-scale preparation of flexible phase change composites with synergistically enhanced thermally conductive network for efficient low-grade thermal energy recovery and utilization”的论文。在本文中，通过蒸汽爆破辅助的熔融共混加工手段，大规模制备了一系列同时具备高蓄热密度、高导热率和优异循环稳定特性的复合相变材料(SSPCC)。该SSPCC以膨胀石墨（EG）和碳纳米管（CNT）为协同导热填料，借助蒸汽爆破工艺，使填料均匀分散在基体中并构建了连续的导热网络，由此热导率得到了很大的提升。添加了15份复合填料的SSPCC的热导率达到了2.11 W/m K。同时，该SSPCC还可以充当热源在热电转化中更稳定更快速的输出能量，并且能够驱动电动小车平稳运行。蒸汽爆破辅助的熔融共混法为大规模制备高性能复合相变材料提供了新的方案。

  本文要点：

  1）利用蒸汽爆破辅助的熔融共混技术规模化制备了高热导率复合相变材料。

  2）均匀分散的异质结构导热填料在树脂基体中构筑了连续的热传导通路。

  3）复合相变材料展现出优异的低品位废热回收性能和循环使用稳定性。

  4）高热导率SSPCC在热电转换中作为热源能够更快的放出热量产生电能驱动小车运动。

  论文第一作者为华中科技大学化学与化工学院在读博士胡新鹏，论文共同通讯作者为华中科技大学化学与化工学院卢翔副教授和瞿金平院士。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发项目、国家科技支撑计划以及华中科技大学自主创新基金的资助。

  论文链接：https://authors.elsevier.com/sd/article/S1359-835X(21)00480-2

作者简介

  卢翔，华中科技大学化学与化工学院副教授，主要研究领域为高分子材料的功能化改性及成型加工新方法、新理论。目前已以第一或通讯作者在Chemical Engineering Journal, ACS Applied Materials & Interface, Composites Science and Technology, Composites Part A, Composites Part B等具有重要影响力的国际刊物上发表SCI论文50余篇，主持承担国家自然科学基金等国家和省部级科技项目多项。