中科院研發出柔性相變儲能薄膜可用於可穿戴領域

2020-12-01 騰訊網

相變材料(PCM - Phase Change Material)是指溫度不變的情況下而改變物質狀態並能提供潛熱的物質。轉變物理性質的過程稱為相變過程，這時相變材料將吸收或釋放大量的潛熱。水是生活中最常見的相變材料，當溫度低至0°C時，水由液態變為固態（結冰），當溫度高於0°C時水由固態變為液態（溶解），在結冰過程中吸入並儲存了大量的冷能量，而在溶解過程中吸收大量的熱能量。

相變儲能材料能夠在恆定溫度下吸收和釋放大量潛熱，可作為一種高效熱能儲存與溫度控制介質廣泛應用於電子器件熱管理領域。然而，傳統相變儲能材料一般利用其固液相變行為進行儲能與控溫，固相材料因剛性大而不具備柔性，液相材料在相變過程中會發生洩漏，無法應用於柔性可穿戴器件熱管理。近日，中國科學院大連化學物理研究所史全團隊與吳忠帥研究院團隊合作，通過化學聚合的方法，製成了一種柔性相變儲能材料膜。

MTPEG薄膜及其化學結構

這種相變材料膜具備表觀的固—固相變特性，即相變過程中始終保持固態，相變焓和相變溫度在5~60°C溫度範圍內可調，冷熱循環壽命長，1000次後仍然表現出穩定的相變性能。同時，它還表現出優異的柔韌性，可摺疊或裁剪成任何形狀，也可以製備大尺寸膜，為這種材料的大規模製備提供了可能。

MTPEG薄膜的熱能存儲及其機理

研究人員將其與石墨烯膜集成後得到了可以用於可穿戴領域的柔性熱管理器件，在不同溫度、光照及電加熱情況下表現出優異的溫度控制、光熱轉化及電熱轉化性能，最高電—熱轉換效率可達94%。

電熱和光熱能轉換以及熱管理裝置的溫度控制性能

研究人員進一步將大尺寸柔性熱管理器件縫製到衣服上，在人體彎曲動作中該柔性器件仍然保持穩定的熱管理性能，在開發下一代柔性可穿戴熱管理器件方面具有重要的應用前景。

中科院MTPEG薄膜

該團隊研究成果於近日以「An intrinsically flexible phase change film for wearable thermal managements」為題發表在《能源存儲材料》（Energy Storage Materials）上。

來源：紡織導報

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